本文参加百家号 #科学了不起# 系列征文
提到钻石,很多朋友都会想到它高昂的价格,此外,还有它特殊的含义。在的时候,NASA的天文学家在距离地球50光年之外的地方,发现了一颗钻石星球,它的主要组成部分是碳和氧,高温高压让它的核心就是一颗巨大的钻石。它的发现也为科学家们带来了新的思考,那就是太阳系中是否也是如此?
太阳系中也有“钻石星球”?
早在多年之前,科学家就认为,气态行星的内部既有可能是高温高压的环境,如果证明它的上面存在着甲烷,那么在高温高压的作用下,是可以分解成为碳,之后形成钻石的。当然,温度和压强不同,钻石的形态也不同。
比方说在的时候,曾经有科学家认为,天王星的上面,或许有钻石海洋,和它一样都是“冰巨星”的海王星上面,或许也是如此。我们都知道,太阳系一共有八大行星,其中天王星和海王星都是距离太阳最远的行星,它们因为太远了,处于黑暗和寒冷之中,导致表面非常的寒冷,虽然是气态行星,不过却和木星、土星有着本质上的区别。
它们的区别主要集中在:木星土星这一类的气态行星,它们的主要组成都是轻元素,简单来说,就是氢气、氦气,不过天王星和海王星的上面,则是重元素,比方说重氢、甲烷等等,这些导致它们的压力是地球的1000万倍以上,而内核的温度更是达到了7000摄氏度。高温高热和高压,让它们的上面可能存在着钻石海洋,磁场也因此而扭曲。
在上世纪80年代,旅行者2号在飞过天王星和海王星的时候,为人类传回了相关的数据,帮助我们更好地认识到了这两颗处于边缘位置的星球,通过数据分析,科学家们发现天王星和海王星的磁场,和它的地理极点之间,有着大约60度的偏离,同时,也发现它们上面的碳含量高达10%,唯一可以解释的是,钻石海导致了它们的磁场发生了偏转。
不过因为它们距离我们实在是太远了,即使是用光速前往天王星和海王星,仍然需要几个小时的时间,所以有关“钻石海”的猜想,也都停留在假设阶段,一直到日前科学家们在实验室的环境中,通过最新的激光设备,完美的模拟出了它们上面的环境。
模拟实验带来新发现!
早在几十年之前,科学家们就曾通过计算实验,发现在某些特定的条件下,甲烷是可以分解成钻石的,上文中我们也提到过,天王星和海王星上面有着很多的甲烷,于是,日前来自德国的物理学家便通过X射线激光器,来进行了模拟实验。
什么是X射线激光器呢?它是目前已研制出的波长最短的激光器,在实验条件下,它可以在短时间将一片金属箔加热至200万摄氏度,并且可以模拟出恒星、行星内部的温度和压力。
在实验中,科学家们完美的复制了天王星和海王星内部的形态,它为科学家们还原了海王星表面以下一万公里处的环境,伴随着温度和压力的提升,碳元素在科学家们的面前,完美的转换成为了钻石,并且以微粒形式,在海王星的内部下了一场钻石雨,同时,它释放出了巨大的能量,并且通过摩擦,产生了巨大的热量。
这个实验对于科学家们来说意义重大,因为它不仅解答了科学家们多年来的疑惑,同时也带来了新的思考,因为在系外行星的观测中,科学家们发现大多都是类似于天王星、海王星的这类“冰巨星”结构,要比类木行星的数量多出10%,这也代表着,在宇宙之中,或许钻石雨是非常普遍的现象。
木星和土星也下钻石雨?
从这个结论出发,科学家们认为,木星和土星上,也同样有钻石雨在下着。因为它们上面同样具有甲烷,虽然没有天王星和海王星的含量多,不过内部同样也是高温高压的环境,而且通过对大气的研究,科学家发现木星和土星之上,同样充满着亮晶晶的钻石。
NASA的研究员表示,每年大约都要上千吨的“钻石”降落在土星和木星之上,这意味着,虽然地球上下的雨都是水,不过在太阳系中,钻石资源可是非常丰富的,甚至可能未来对于人类来说,是取之不尽用之不竭的。
当然,想要实现这个想法并不容易,因为在其它星球上开采资源,并且运回地球,至少要等到人类进入恒星文明才可以,不过到那个时候,钻石或许对于人类来说,就没有那么大的吸引力了,因为我们已经可以从太阳汲取能源满足我们的所有需求了。
那么,为何科学家们要去研究钻石雨呢?因为这会为我们揭开有关系外行星的秘密,同时,也帮助我们更好地了解恒星系统的构成,以及行星的内部究竟是什么样子的。NASA也准备未来对天王星和海王星进行探究,希望可以揭开“蓝色星球”内部的奥秘,不过,因为一些因素,这个想法还在筹备之中。
原因很简单,因为上文中我们提到过,天王星和海王星距离我们太远了,以人类目前的速度,一来一回至少需要几十年的时间,而人类的寿命是有限的,我们并没有足够的时间去等待探测器为我们传回数据和进行研究。同时,探测器的成本都是很大的,一旦发射失败,那么可能很多年的努力就都白费了。
不过,从人类发展的角度来看,去探索天王星和海王星的冰冻世界,是人类势在必行的发展趋势,因为宇宙中大量系外行星的秘密,可能都隐藏在它的上面。虽然目前我们很难做到,不过未来伴随着发展,或许有机会可以揭晓答案,就让时间去验证吧,你说呢?
参考文献
sciencealert——《Neptune Rains Diamonds, And Now We Might Finally Know How》06-29