
科學家認為,第一次,鑽石雨屬於冰冷的巨型行星太陽系一項新研究發現,已經在實驗室中生成。
以下數千英里冰冷的巨型行星根據先前的研究可以追溯到30年,例如海王星和天王星,碳和氫可以在極高的熱量和形成鑽石的壓力下壓縮。然後,這些鑽石被認為會穿過天然氣巨星的層次,形成了“鑽石雨”,最終在行星岩心周圍沉降。
但是,直到現在,科學家還無法確認在化學,冰巨人內發現的溫度和壓力中,這種鑽石降雨是否真的以及如何真正形成。 [我們的太陽系:行星的照片之旅這是給出的
研究人員通過在加利福尼亞州門洛公園的SLAC國家加速器實驗室中在聚苯乙烯(一種塑料)中產生衝擊波,模擬了冰巨頭的內部。聚苯乙烯模擬分子被稱為烴,源自甲烷,該化合物是給海王星藍色。這些烴是什麼鑽石被認為是從中形成的在冰巨頭中間層中的高壓和溫度下。
科學家使用激光產生了一對沖擊波,每對的第一個成員都被其更強的伴侶所取代。當衝擊波重疊時,在約8,540度的華氏度(4,725攝氏度)的溫度下形成的鑽石,壓力是海平面上地球大氣壓力的148萬倍。研究人員說,這種情況類似於海王星和天王星表面以下約6,200英里(10,000公里)的環境。
研究負責人Dominik Kraus說:“令人驚訝的是,我們獲得瞭如此清晰的鑽石簽名,並且鑽石形成如此之快。” “我期望在數據中尋找非常微小的提示,我們的理論家同事實際上預測,在我們的實驗中可能不可能觀察鑽石形成。我已經為團隊準備了非常困難的實驗和數據分析。但是,從實驗中的第一階段開始,數據就非常清楚了。”
隨著鑽石的誕生,科學家用強烈的X射線的快速脈衝只有50個飛秒長的時間 - 本質上,該激光攝像機的“快門速度”是5000萬個十億分之一的一秒鐘,因此可以捕獲非常快速的化學反應。這些X射線快照有助於捕獲鑽石形成時的確切化學成分和分子結構。
在實驗中,研究人員看到,塑料靶標的幾乎每個碳原子都被納入鑽石中,直至幾納米(十億分之一)寬。他們預測,如果在海王星和天王星內發生了類似的反應,鑽石可能會變得更大,也許是數百萬克拉。 (一克拉是200毫克,或0.007盎司。)
但是不要指望這些發現會引起大量的鑽石礦工到海王星或天王星。
克勞斯告訴Space.com:“在冰巨頭和我們的實驗中創造的鑽石肯定不是寶石品質的剪裁和拋光的亮點。”他說,相反,它們可能是帶有雜質的球形鑽石。
研究人員建議,在數千年的時間裡,這些鑽石會慢慢地穿過冰巨頭內的冰冷層,將這些行星岩心周圍的厚層組裝成一層。
克勞斯說:“一些模型預測,核心周圍的溫度可能足夠高,以至於鑽石會融化,形成了地下液態金屬碳的海洋,也許在頂部有一些鑽石“冰山”游泳。” “這可能有助於解釋天王星的異常磁場和海王星。但是,大多數模型表明,鑽石將在海王星和天王星核心周圍保持固體。 ”
隨著這些鑽石向下下雨,預計它們會產生熱量,就像流星在地球大氣中墜落時一樣燃燒。克勞斯說,這種熱量可以解釋為什麼海王星比預期的要熱。
此外,這些新發現可以幫助闡明太陽係以外的遙遠行星的內部運作,進而幫助研究人員更好地模型並對這種外部行星進行分類。
研究人員補充說,有一天,它們創建的顯微鏡“納米座”可以用於商業目的,例如醫學和電子產品。目前,納米登原子是使用炸藥商業生產的,“高能量激光器可能能夠提供一種更優雅,更可控制的方法”。但是,他們目前使用的激光器會加速他們創建的鑽石,高速度約為11,185英里/小時(18,000 km/h),“我們需要輕輕地阻止它們,”他說。
此外,這些發現可以幫助研究人員了解並改善試圖從核融合中產生能量的實驗。在其中一些實驗中,氫燃料被一層塑料包圍,然後用激光爆炸,這些新發現表明:“考慮化學過程對於建模某些類型的融合內爆可能很重要,”克勞斯說。
克勞斯說,未來的研究可以調查其他因素(例如氧,氮和氦氣)可能在冰巨頭中扮演的角色。他和他的同事詳細介紹了他們的發現8月21日在線刊登在《自然天文學》雜誌上。
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