科學家長期以來一直認為冰冷巨型行星天王星可能會由於大氣中的巨大壓力而產生鑽石雨水陣雨,但實際上沒有一個幾乎可以確認這個想法,因為必須模仿地球的惡劣條件。
但是,一組研究人員已經重新創建了天王星的大氣條件在斯坦福大學的SLAC國家加速器實驗室,成功地觀察了小鑽石的雨水。
“以前,研究人員只能假設鑽石已經形成了。當我看到該最新實驗的結果時,這是我科學生涯中最好的時刻之一,” Helmholtz Zentrum Dresdenrum Dresden-Rossendorf的負責人多米尼克·克勞斯(Dominik Kraus)表達。
已經進行了一些實驗來確認理論。但是,以前的觀察結果未能取得成功,因為研究人員無法實時觀察結果,這是監視過程的必要部分。
觀察鑽石淋浴
為了測試該理論,該團隊在SLAC實驗室使用聚苯乙烯和高功率光激光器。
選擇聚苯乙烯作為實驗的組成部分,因為其氫和碳化合物混合物與行星自身的化學成分相似。
然後,團隊需要一台可以模擬天王星中強度和壓力的機器,因此他們將注意力轉向了世界上最強大的X射線激光器:Linac Cooherent Light Source(LCLS)。
LCL提供了允許聚苯乙烯改變其結構所需的兩個強烈的衝擊波。
“您需要這些強烈,快速的X射線脈衝來明確地看到這些鑽石的結構,因為它們僅在實驗室中在如此短的時間內形成,” Siegfried Glenzer解釋說。 Glenzer還是SLAC的光子科學教授。
根據科學家的說法,當兩個衝擊波重疊時,壓力的峰值強度就會發生,這也是團隊需要觀察到的過程中最快,最必要的部分。
這是因為,當壓力達到峰值時,改變聚苯乙烯的結構在飛秒的問題上形成納米尺寸的鑽石,實際上是四分之一的一秒鐘。
研究人員說,考慮到它的大小,天王星的鑽石降雨可能是巨人的大小高達幾百萬克拉。但是,冰巨頭鑽石還有兩件事要考慮:第一個是它可能有雜質,其次是它們沒有切割和拋光。
他們還預測鑽石可以下沉在行星的層中以融化核心,形成地下融化的鑽石海洋,或保持固體,但在核心周圍形成一層。大多數模型都建議後者,但甚至科學家都無法確定僅基於模擬會發生什麼。