Popular science work
像海王星和天王星這樣的行星內(nèi)部真的會下“鉆石雨”嗎？為了找出答案，德國德累斯頓-羅森多夫赫爾姆霍茲中心（HZDR）、羅斯托克大學和法國聯(lián)邦理工學院領(lǐng)導的一個國際團隊開展了一項新穎的實驗，證實了他們早先的觀點：在太陽系外圍的冰巨星內(nèi)確實會下“鉆石雨”。同時，這項實驗還發(fā)現(xiàn)了一種生產(chǎn)納米鉆石的新方式。研究成果發(fā)表在最新一期《科學進展》雜志上。
海王星和天王星等冰態(tài)巨行星內(nèi)部的溫度非常高，可達幾千攝氏度，壓力是地球大氣層的數(shù)百萬倍。冰巨星不僅含有碳和氫，還含有大量的氧。研究人員發(fā)現(xiàn)，用于制造普通塑料瓶的PET樹脂，在碳、氫和氧之間有很好的平衡，可模擬冰巨星上的活動。
在實驗中，研究人員對冰巨星內(nèi)部進行了簡單模擬：用強大的激光照射到一張簡單的PET塑料薄片上，瞬間就將其加熱到6000℃，并產(chǎn)生可達大氣壓100萬倍的沖擊波，在幾納秒內(nèi)將物質(zhì)壓縮。研究人員發(fā)現(xiàn)，這種極端壓力產(chǎn)生了微小的鉆石，也就是所謂的納米鉆石。
該團隊利用直線加速器相干光源（LCLS）X射線激光器進行了實驗，用它來分析當強烈的激光擊中PET薄膜時會發(fā)生什么，是否產(chǎn)生了納米鉆石以及鉆石生長的速度和大小。
HZDR物理學家、羅斯托克大學教授多米尼克·克勞斯說：“氧氣的作用是加速碳和氫的分解，促進納米鉆石的形成，這意味著碳原子更容易結(jié)合形成鉆石。”這進一步支持了這樣一種假設(shè)，即鉆石真的會像雨點一樣落在冰巨星內(nèi)部。這種現(xiàn)象可能不僅存在于天王星和海王星，也存在于銀河系中無數(shù)其他行星上。
研究小組還發(fā)現(xiàn)一個線索：氧氣與鉆石結(jié)合，應(yīng)該會產(chǎn)生一種不尋常的超離子水，它可幫助創(chuàng)造出冰巨星的磁場。但他們還無法明確地在實驗中證明鉆石混合物中存在超離子水。
除了證實早前發(fā)現(xiàn)，新實驗還為定制生產(chǎn)納米級鉆石開辟了前景。這種鉆石可用于磨料和拋光劑中，未來還能用于高靈敏度的量子傳感器、醫(yī)用造影劑和高效反應(yīng)加速器。
來源：科技日報
