如果你认为天气不好在我们的星球上,考虑冰巨星海王星和,那里的高压和高温被认为会导致钻石倾泻而下。现在,研究人员在地球上重现了这种效应。
使用高功率光学激光器快速加热聚苯乙烯,研究人员能够在实验室中产生并研究这种钻石雨,这一结果可以帮助我们更多地了解海王星和天王星等其他行星的状况。
根据来自美国和德国机构的团队的说法,它也有助于支持我们对太阳系及其他冰巨星内部发生的化学过程的一些有根据的猜测。
“以前,研究人员只能假设钻石已经形成,”首席研究员多米尼克·克劳斯说,来自德国亥姆霍兹中心德累斯顿-罗森多夫。 “当我看到这项最新实验的结果时,这是我科学生涯中最美好的时刻之一。”
SLAC 极端条件下的物质仪器。图片来源:SLAC 国家加速器实验室
之上海王星科学家们认为,巨大的压力将行星上发现的氢和碳转化为钻石——所有这些都发生在地表以下约 8,050 公里(5,000 英里)处。
这些行星上没有聚苯乙烯,但它是由甲烷形成的化合物的合适化学替代品,在海王星和天王星上大量发现。
为了重现这种效果,科学家们使用极端条件下的物质仪器在聚苯乙烯塑料中产生了两个冲击波。SLAC国家加速器实验室产生大量的热量。
当两股冲击波相遇时,产生了约 5,000 开尔文(4,727 摄氏度或 8,540 华氏度)的温度和约 150 GPa 的压力(几乎是压力水平的一半)在地球的核心)——类似于海王星和天王星上存在的条件。
结果,塑料中几乎每个碳原子都被纳入了只有几纳米宽的钻石结构中,尽管科学家们表示,在海王星和天王星上,钻石的重量可能高达数百万克拉。
“实验时间非常短,”团队成员之一、德累斯顿-罗森多夫亥姆霍兹中心的多米尼克·克劳斯 (Dominik Kraus) 告诉尼古拉·戴维斯 (Nicola Davis)。卫报。 “我们看到这种非常清晰的钻石特征实际上非常非常令人惊讶。”
了解这样的反应是可能的,有助于科学家计算太阳系外行星的大小——它通常以质量和半径之间的关系来测量,而行星的化学成分可以帮助计算这些总和。
最重要的是,这个钻石雨实验可以帮助解释的谜团之一是为什么冰巨星能够产生比我们预期更多的热量。
“这些钻石会下沉,因为它们比周围的介质重,当它们下沉时,会与周围的介质产生摩擦,在某个时刻,当它们到达核心时它们会停止——所有这些都会产生热量,”克劳斯告诉卫报。
最后,研究人员希望他们的研究将有助于地球上钻石的生产。特别是,如果研究能够得到发展,现在通过炸药制造的人造钻石可以用激光更有效地制造。
就目前而言,这是科学如何帮助我们了解距我们数十亿公里之外的行星的另一个例子,即使我们短期内没有机会访问。
“我们无法进入行星内部观察它们,因此这些实验室实验补充了卫星和望远镜的观测,”克劳斯说。
该研究发表于自然天文学。