最新實驗證實:天王星和海王星正下著鑽石雨

2020-06-29 技術力量


最新實驗證實:天王星和海王星正下著鑽石雨

天王星和海王星正下著鑽石雨

美國SLAC國家加速器實驗室利用Linac相干光源X射線雷射器證實,在海王星和天王星的深處,可能下著鑽石雨。這些冰巨星表面下數千公裡的高溫和高壓會使碳氫化合物分裂,碳被壓縮成金剛石,並向行星核心更深處沉去。

新實驗是迄今為止最精確的實驗,它證實了碳直接轉變為結晶金剛石的過程。

海王星和天王星是太陽系中的冰巨星球,也是我們最不了解的行星。它們的距離遠得令人望而卻步,只有旅行者2號太空探測器曾經靠近過它們。

但在更廣闊的銀河系中,冰巨星極為常見。美國宇航局的數據顯示,類似海王星的系外行星是類似木星的系外行星的10倍。

因此,了解太陽系的冰巨星對於了解整個銀河系的行星至關重要。

海王星和天王星的大氣層主要由氫和氦組成,還有少量的甲烷。在這些大氣層下面,有一種由水、甲烷和氨等 &34;物質組成的超熱、超密度流體包裹著行星的核心。

之前的計算和實驗表明,在足夠的壓力和溫度下,甲烷可以被分解成鑽石。

德國德勒斯登·羅森多夫赫爾姆霍茨中心的物理學家多米尼克·克勞斯領導的一項實驗利用X射線衍射來證明這一點。現在,克勞斯和他的團隊將他們的研究又向前推進了一步。


最新實驗證實:天王星和海王星正下著鑽石雨

Linac相干光源X射線雷射器

在地球上複製巨行星的內部是很有挑戰性的任務。科學家們需要一些相當特殊的設備,這就是Linac相干光源X射線雷射器。此外,還需要一種材料來複製巨行星內部的東西。為此,該團隊使用碳氫化合物聚苯乙烯(C8H8)來代替甲烷(CH4)。

第一步是對材料進行加熱和加壓,以複製海王星內部約10000公裡深度的環境條件:光學雷射脈衝在聚苯乙烯中產生衝擊波,將材料加熱到約5,000開爾文(4,727攝氏度)它還會產生強烈的壓力。


最新實驗證實:天王星和海王星正下著鑽石雨

驅動雷射使用階梯式脈衝曲線壓縮實驗材料

克勞斯說:「我們產生了大約150萬巴的壓力,這相當於大約250頭非洲大象的重量在拇指甲表面所施加的壓力。」

在之前的實驗中,使用X射線衍射然後探測材料。這對於具有晶體結構的材料來說效果很好,但對於非晶體分子來說效果較差,所以畫面不完整。在新的實驗中,該團隊使用了不同的方法,測量X射線如何散射掉聚苯乙烯中的電子。

這讓他們不僅能觀察到碳轉化為金剛石的過程,還能觀察到樣品的其餘部分會發生什麼:它分裂成氫氣,而且幾乎沒有剩餘的碳。

克勞斯說:「我們現在知道,在冰巨星的環境情況下,碳在分離時幾乎只形成鑽石,而不會形成流體過渡形式。」

海王星的內部有一些非常奇怪溫度現象,它的內部比它應有的溫度高得多。事實上,它發出的能量是它從太陽吸收的能量的2.6倍。


最新實驗證實:天王星和海王星正下著鑽石雨

最新實驗證實:海王星正下著鑽石雨

如果鑽石正雨點般地落入海王星的內部,由於鑽石比周圍的物質密度更大,它們可能會釋放出引力能量,而引力能量會轉化為鑽石與周圍物質之間摩擦產生的熱量。

這個實驗表明,我們不需要親自去往其它星球,可以用實驗來 &34;太陽系中其他行星的內部。

克勞斯說:「這種技術將使我們能夠測量有趣的,難以實地觀察的情況。我們能夠看到在木星和土星等氣體巨行星內部發現的氫和氦元素如何在這些極端條件下混合和分離。這是一種研究行星和行星系統演化歷史的新方法,同時也是對未來潛在的核聚變能源形式的支持實驗。基於X射線散射的的方法非常有前途,我們的實驗正在提供重要的模型參數,而之前,我們只有巨大的不確定性。我們發現的系外行星越多,這將變得越來越重要。」

該研究已發表在《自然通訊》上。

相關焦點

  • 最新實驗證實:天王星和海王星正下著鑽石雨
    天王星和海王星正下著鑽石雨美國SLAC國家加速器實驗室利用Linac相干光源X射線雷射器證實,在海王星和天王星的深處,可能下著鑽石雨。這些冰巨星表面下數千公裡的高溫和高壓會使碳氫化合物分裂,碳被壓縮成金剛石,並向行星核心更深處沉去。新實驗是迄今為止最精確的實驗,它證實了碳直接轉變為結晶金剛石的過程。海王星和天王星是太陽系中的冰巨星球,也是我們最不了解的行星。它們的距離遠得令人望而卻步,只有旅行者2號太空探測器曾經靠近過它們。
  • 天王星海王星的內心深處,潛藏著大量鑽石?
    ▲海王星內部生成鑽石雨的構想圖根據科學家最新實驗推算,就在天王星海王星的內核,很可能覆蓋著巨量鑽石,確切來說是鑽石雨飛落到行星內核的表面。這到底是怎麼一回事?又根據它們擁有巨大質量和角動量等條件,有些行星天文學家提出了一種驚世駭俗的理論模型:天王星和海王星的鑽石理論
  • 存在鑽石雨!海王星和天王星的碳元素即使只有1%,也能形成鑽石
    例如目前人類對於太陽系中的行星,就有了一定的了解和研究。眾所周知,海王星和天王星不僅是是太陽系中的氣態巨行星,也是八大行星中距離太陽最遙遠的兩顆行星。但除此之外,科學家們還研究發現了一件比較值得人們興奮地事情,那就是海王星和天王星上存在著超強高壓,這就意味著它們能輕易地把碳原子壓成鑽石。
  • 海王星、天王星下 鑽石雨 科學家近日解謎
    ▲天王星與海王星會出現「鑽石雨」的現象。(圖/取自免費圖庫Pixabay) 王詩晴/綜合報導 在遙遠的海王星和天王星中,會出現人類夢寐以求的「鑽石雨」,至於這種在地球上極為珍貴的鑽石究竟為何形成雨,一直是科學家無法解開的謎題。但最近外國有科學家以實驗的方式,找出了「鑽石雨」背後的原因。
  • 【漲知識】天王星&海王星 | 鑽石雨
    這兩顆行星雖然和木星土星一樣都是氣態行星,但大氣層以下星體結構組成,與木星和土星有較大區別。木星和土星主要由氫氦元素組成,星體結構上,木星土星的地函層,也就是相當於地球的地幔層,主要由液態氫和金屬氫組成。大氣層5000公裡深處,氫變成了液態氫,再深的地方變成了金屬氫,只是中心有一個很小由巖石組成的地核。
  • 海王星和天王星正在下「鑽石雨」
    隨便就能中幾億美元大獎根據《科學快訊》的報導,研究人員進行了一項實驗室實驗,結果表明,海王星和天王星內部深處可能發生了異常的化學過程:內容形成大量鑽石,並由於內部壓力向外噴射,意味著在這兩顆星球上,你中獎的概率非常大,隨便就能中幾億美元
  • 天王星和海王星的逆天功能:只有1%的碳元素,也能壓縮成鑽石
    海王星和天王星是太陽系中的氣態巨行星,同時也是八大行星中距離太陽最遙遠的兩顆行星。天文學家在過去長期的研究中發現,海王星和天王星上存在著超強高壓,能輕易把碳原子壓成鑽石。然而從目前對兩顆行星的探測情況來看,它們含有的碳元素僅有1%左右。
  • 海王星天空會下「鑽石雨」科學家找到原理
    鑽石是純碳在高壓環境下形成的,生成條件嚴苛,所以在地球上很罕見,然而在遙遠的天王星與海王星,卻會出現「鑽石雨」,只可惜我們永遠也取得不了。科學家最近以實驗的方式研究出鑽石雨的成因和原理。德國最大的科學家協會——亥姆霍茲聯合會的物理學家多明尼克.克勞斯在新聞發布會上說:「我們成功實驗出冰巨星形成鑽石的可能原因,雖然在此之前,已有一些假說,但我們憑著實驗完成整個過程。」克勞斯和他的團隊在美國史丹佛大學的SLAC國家加速器實驗室進行他們的「冰巨星造鑽石」實驗。
  • 會下「鑽石雨」的寶藏行星了解一下
    在鑽石被液化後,再一次的蒸發,進入大氣,就像地球上的水一樣,並準備形成下一次的鑽石雨。更加適合固態鑽石誕生的地方還應該在天王星和海王星上。這兩顆冰巨星同樣具有誕生鑽石雨的條件(甲烷和雷暴)。而且海王星和天王星的鑽石含量比木星和土星還要高得多。據推測,其表面上的鑽石甚至可能達到上百萬克拉!可以說是太陽系中的「土豪星球」了。
  • 咦~宇宙中會下鑽石雨,是認真的嗎?
    科學家經過研究發現,天王星和海王星都有可能存在鑽石根據科學家最新實驗推算,就在天王星海王星的內核,很可能覆蓋著巨量鑽石,確切來說是鑽石雨飛落到行星內核的表面。天王星和海王星的鑽石理論,不僅理論成立,而且很可能真實存在。
  • 宇宙中會下鑽石雨,是認真的嗎?
    這顆鑽石的大小和成年男子雙手握拳後的大小差不多,而且品質也非常好,可以說是鑽石中的極品。                         科學家經過研究發現,天王星和海王星都有可能存在鑽石,因為這兩顆星球的壓力非常高~
  • 地球上下的雨是水,這幾顆星球上下的雨卻是鑽石,就在太陽系中
    ,我們的太陽系中就有四個,它們就是木星、土星、天王星和海王星了。這四個星球都是氣態行星,那麼為什麼這些天體會下鑽石雨呢?其實與這些行星的大氣組成有關。木星、土星、天王星、海王星四顆星球都擁有濃厚的大氣層,並且其中都包含一定比例的甲烷,木星、土星、天王星和海王星大氣中的甲烷體積佔比分別為0.3%、0.45%、2.3%(一說為15%)和2%。
  • 太陽系最富有的星球,地表流淌著鑽石海洋,連雨水都是鑽石!
    根據美國《sciencealert》報刊指出,多年來,一直都有一種假說,認為在海王星和天王星的上面,極有可能會下著鑽石雨,最近的一項科學研究實驗,最終的數據結果表明,這極有可能是真的,這意味著,海王星和天王星,其實就是太陽系中最大的鑽石礦。
  • 太陽系最富有的星球,地表流淌著鑽石海洋,連雨水都是鑽石
    根據美國《sciencealert》報刊指出,多年來,一直都有一種假說,認為在海王星和天王星的上面,極有可能會下著鑽石雨,最近的一項科學研究實驗,最終的數據結果表明,這極有可能是真的,這意味著,海王星和天王星,其實就是太陽系中最大的鑽石礦。
  • 地球並不是鑽石最多的地方,太陽系的這幾個星球正下著鑽石雨
    我們都知道,地球是一個由巖層構成的固態行星,在地球的巖層中,不僅埋藏著上千萬年前的化石,封印著人類文明的歷史,同時也蘊含著世界上最美麗的寶石——鑽石。鑽石其實就是金剛石,最早在1870年被人們發現,這之後鑽石也成為了人類生活中不可缺少的存在。
  • 太陽系會下鑽石雨的星球,還不止一顆,僅一點碳元素就能形成鑽石
    不過因為它們距離我們實在是太遠了,即使是用光速前往天王星和海王星,仍然需要幾個小時的時間,所以有關「鑽石海」的猜想,也都停留在假設階段,一直到日前科學家們在實驗室的環境中,通過最新的雷射設備,完美的模擬出了它們上面的環境。模擬實驗帶來新發現!
  • 關於天王星和海王星的介紹
    大家好,歡迎關注我的百家號雲上波濤來哈,今天給大家介紹的是天王星和海王星的介紹。最不引人注意的行星——天王星最暗淡的行星在晴朗無月的夜空中,一個視力正常的人,能看到最暗的星是6等星。如果你來到天王星上,看到的天空將是混亂不堪的。如在天王星的「夏至」和「冬至」時,太陽幾乎在極點的頭頂上。從赤道上看,太陽又幾乎一直在地平線附近打轉兒。在天王星的北極處,自「春分」日太陽升起後,一直要經過42年才會落下,而接著的42年卻又是永恆的黑夜。
  • 神奇的海王星,存在鑽石的海洋,可惜人類很難獲取
    ,也就是我們說的鑽石,而這些鑽石由於海王星內部的高溫高壓環境,一部分會被液化。也就是說在海王星的地幔部分,除了剛才說的「水-氨大洋」外,可能還存在著液態的鑽石「海洋」,在海洋之上可能還漂浮著像冰山一樣的巨大鑽石,甚至可能還會下起鑽石雨。
  • 揭秘:天王星白帽和海王星暗旋渦是怎麼形成的?
    冰原巨人天王星和海王星的內部擁有水資源豐富的內部,表面塗有氫氣、氦氣和一撮甲烷,後者使這些外地行星具有獨特的青色膚色。與地球上的季節只有幾個月不同,海王星和天王星同一季節要經歷幾十年,這導致了奇怪而強烈的大氣現象。外地行星大氣遺產計劃(OPAL)發布的新圖像突出顯示了兩個冰原巨人上正在演變的大氣事件,即天王星北極上的一個擴大的白帽和海王星上的一個新的暗漩渦。
  • 冰巨星:海王星和天王星
    即使你從未親眼見過天王星和海王星,也有必要來了解一下它們最初是如何被發現的。每當整裝待發去尋找一個新的天體,某一程度上你也又經歷了一遍人類最初的探索發現過程。但是海王星的發現並非歸功於第一個觀察到海王星的天文學家,而是預測出海王星位置的勒維耶。在考慮太陽和其他已知行星的引力的情況下,當時的天文學家計算出了天王星理論上的運行軌道,但一段時間以來,人們發現天王星實際上略微偏離這一軌道。