天王星和海王星上的金刚石雨

牧夫天文 2019-06-20 15:17:00

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天王星和海王星上的金刚石雨

在冰冷遥远的天王星和海王星上也许下着金刚石的雨?物质在行星的内部被剧烈的加热和压缩,德累斯顿亥姆霍兹中心的Dominik Kraus领导的科学家小组模拟了冰行星的内部,并展示了无数的小金刚石是如何诞生的。冰行星的内部有一个固体的核,周围是厚厚的固态水和其他的气体。

在像海王星这样的冰行星中,来自甲烷中的碳可能会凝聚成金刚石,并沉入行星的深处。

为了创造出与冰巨星内部相似的条件,科学家们使用了两个超大功率的激光发射仪轰击了聚苯乙烯——一种碳氢化合物。由此产生的冲击使材料受到了百万倍标准大气压的压力,其表面的温度和太阳一般。但是这种极端的情况只持续了零点几秒。

 

运用超快X射线衍射,科学家们首次试试的观察到了钻石的诞生。由于极高的温度和压力,物质释放出氢气,因此碳呈现出金刚石结构的排列。研究人员还观察到几乎每一个碳原子都成为了纳米金刚石的一部分。他们推测,在冰行星上的金刚石甚至能达到几百万克拉,它们出现在地表下方10000公里处,并向着行星的核心下沉。

 

这个研究结果照亮的不仅仅是太阳系的详细结构:这还能将行星的大小,质量以及其化学性质联系在一起,新的研究可以帮助我们确定系外行星的诞生。

 

纳米金刚石在地球上还有各种各样的应用:例如在电气行业和医疗仪器中作为切割材料。而到目前为止这些材料都是通过爆破制成的,但是这个研究成果为我们指明了新的方向。


原文载于《Sterne und Weltraum 》2017年第12

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德文翻译:系外行星地瓜君

校译:王   坤

编排:邱煜欣

责任编辑:解仁江

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