宇宙深處的鑽石

2021-02-17 回到2049

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有人說,鑽石是天神滴落的眼淚;有人說,鑽石在風雲雷電中誕生。不知道當你仰望星空的時候,是否覺得璀璨的群星就仿佛無數的鑽石一樣撒在天空中?那麼在那神秘莫測、浩瀚無邊的宇宙之中,我們又是否可以找尋到璀璨生輝的鑽石的身影呢?

答案自然是肯定的,而且宇宙之中的鑽石,可能要比你想像的更為豐富和多樣。

在地球上,如果有人說天上會下鑽石雨,你肯定會覺得那是天方夜譚。不過據科學家推測,海王星和天王星的大氣層裡,就會下「鑽石雨」。

海王星我們都不陌生,是距離太陽最遠的太陽系行星,直徑大約是地球的4倍,質量大約是地球的17倍。科學家發現,海王星的外大氣層裡含有氫和氦,而在其之下,則存在著大量的甲烷,大概佔大氣層的10%到15%。從地球上看,海王星泛著美麗的淡藍色光輝,正是由於甲烷吸收了太陽的紅光而造成的。

海王星的大氣和我們地球大氣層完全不同,它的底部十分的緊密和炎熱。據推測,它的深層大氣溫度可達2000℃以上,而壓強可達地球大氣壓強的30倍到50倍!在這樣的條件下,科學家在實驗中發現,甲烷結構會被分解,裡面的碳元素很可能結晶成細小的鑽石顆粒。他們推測,海王星上這樣的過程正在進行,而這些鑽石形成後受重力作用,就會向海王星的核心部分落去,就好似毛毛細雨一般。

而2008年的一項實驗研究表明,在巨大的壓力下,鑽石也會熔化,變成液態碳。就像水在常壓零度有冰水混合物一樣,在溫度7000℃,8000倍地球標準大氣壓以上的特殊狀態下,碳會以鑽石、金屬碳BC-8和液態的三種形態共存。而海王星靠近核心內部的溫度和壓強,就處在這樣的狀態,所以隨著海王星的核心部分密度越來越高,壓力和溫度越來越大,「鑽石雨」很可能就熔化成了「鑽石海」。

除了星體中存在的「鑽石雨」與「鑽石海」之外,來自宇宙的「鑽石塵」也可能降落到地球。1981年,一些研究隕石的科學家,刨開了一顆墜落在南極洲的鐵隕石。在這顆隕石中,他們驚訝地發現了細小鑽石的存在。因為這些鑽石只有1到10納米大小,肉眼根本看不到,所以它們被稱之為「鑽石塵埃」或者「納米鑽石」。科學家猜測,這些鑽石產生於小行星帶外的一次災難性撞擊。後來在1987年,科學家在發現的另外一顆隕石上也發現了類似的鑽石塵埃。而這次不同的是,在這些微小的晶體中,人們還發現了地球上不存在的一種同位素混合的惰性氣體。這表明,它的源頭很可能來自太陽系之外!

在這些外太空來客裡,有一部分已經被確定形成於太陽系形成之前,它們被稱為「前太陽鑽石」。前太陽鑽石的形成至今沒有定論。它可能有多種來源,科學家也做了大量的模型來試圖模擬前太陽鑽石的形成。比如有人認為它們源於超新星爆發,有人認為是從富碳巨行星而來,有人則認為它們來自宇宙中的氣相沉積,還有人認為他們是雙星系統中的白矮星從富碳伴星吸收了物質之後爆發成超新星的產物。

後來,美國的一些科學家利用哈勃太空望遠鏡和國際紫外線探索衛星的數據,來研究一些藏在太空塵雲後面的星星的時候,發現得到的紫外線光譜和隕石中的鑽石塵埃的幾乎完全一致。通過反覆的測量,他們得出結論,太空中的塵雲裡就含有大量的鑽石塵埃。由於鑽石塵埃在形成以後很難被分解破壞,所以它們在太空裡會慢慢積累起來。科學家推測,整個銀河系中存在著10的35次方噸的鑽石塵埃,比整個太陽系的質量還要重得多!只可惜這些鑽石實在太小了,我們無法看到。想像一下,如果我們生了一雙能看到納米鑽石的眼睛,那麼在我們面前的星空將是多麼的壯觀啊!

當然了,這些個鑽石塵、鑽石雨、鑽石海什麼的還是滿足不了我們的,如果宇宙中存在一顆完全由鑽石構成的星星,那就不知道高到哪裡去了,而事實上,這樣的星星也許確實是存在的。

科學家猜測,一顆被命名為BPM37093的白矮星,已經慢慢化成了一顆重達100 億×1 萬億×1 萬億克拉,也就是10的34次方克拉,且個頭為地球大小的的鑽石巨星!這顆星星屬於白矮星,一般來說,太陽一類的恆星都會在漫長的歷史中最終結束自己發光的生命,膨脹成一顆紅巨星。然後它以核聚變的方式燃燒自己的氦,製造出越來越多的碳和氧。當能量繼續耗盡的時候,它會失去氣體外殼,僅留下中間的白色熱核,成為一顆白矮星。

BPM 37093

而當白矮星的內部冷卻到一定溫度的時候,它的內部將會結晶。一個經典的問題是,當白矮星冷卻後,將不儲存任何一絲熱量,所以,這顆巨鑽理論上來說應該很難被探測到的。不過在2004年,天文學家米特卡弗等人在進行研究後發現,當一顆白矮星還沒有徹底冷卻的時候,雖然此時此刻,在它的內部已經開始「結晶化」,但在它的表面科學家還可以探測到脈動的頻率。這時就可以用一種與用地震儀研究地球內核類似的方法,來研究白矮星的內部。這種白矮星結晶化的結果,被普遍認為形成了碳立方晶體結構,就和鑽石的晶體結構一樣。通過給這顆白矮星號脈,得出的數據表明,BPM37093的內部已經凝固成碳/氧結晶晶體。後來人們便紛紛把它比喻成一顆天然巨鑽。不過值得一提的是,白矮星的內部密度很高,結晶化形成的碳晶體結構的密度,比地球上的鑽石高百萬倍,所以這可以說是一種緊密的「新型鑽石」。

碳立方晶體

總之宇宙之大,無奇不有,還是要繼續提高姿勢水平才是。目前,上帝見人類能懂的不多,而求知之心不錯,於是先安排一個宇宙,供其摸索。

 

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