富含碳的系外行星或由鑽石構成 鮮有地質活動不適宜生命居住

2020-09-16 前瞻網

圖片來源：Shim/ASU/Vecteezy

根據一項新的研究，含有比地球更多碳的系外行星，即太陽系外的行星，可能是由鑽石構成的。

由NASA的TESS行星搜尋任務、哈勃太空望遠鏡和已退役的克卜勒任務提供的數據顯示，我們的銀河系充滿了系外行星，這些行星與我們太陽系的行星非常不同。

正如藝術家與行星科學家合作創作的NASA系外行星旅遊局的海報所指出的那樣，這些奇異而美妙的系外行星充滿了難以想像的東西。其中一些溫度極高，形成了熔巖海洋和閃閃發光的矽酸鹽天空，而另一些則像圍繞《星球大戰》中兩個類似太陽的行星運行。其它的則是沒有主恆星的遊蕩行星。

行星是由恆星周圍的氣體和塵埃組成的盤狀物形成的，稱為星周盤。這些物質最初被用來形成恆星，其剩餘的物質形成了圍繞恆星運行的行星。這意味著這些行星所包含的元素是其恆星所特有的。

太陽的碳氧比較低，所以地球上有矽酸鹽和氧化物，或氧和矽化合物與其它元素結合，只有大約0.001%的鑽石。

但是在那些碳氧比例較高的恆星周圍發現的系外行星，其碳含量也會更高。如果有水存在，一些含有更多碳的系外行星實際上可能由鑽石和二氧化矽組成。二氧化矽是地殼、巖石、沙子和粘土中的一種天然化合物。

「這些系外行星與我們太陽系的任何行星都不一樣。」該研究的主要作者、亞利桑那州立大學地球與太空探索學院的研究生Harrison Allen-Sutter在一份聲明中說。

把碳變成鑽石

包括芝加哥大學科學家在內的研究小組，通過模擬富含碳的系外行星內部如何在高溫度和高壓下產生鑽石來驗證他們的假設。

合著者、亞利桑那州立大學研究地球和行星材料的Dan Shim在實驗室中使用了高壓金剛石壓腔。高金剛石壓腔是一種高壓裝置，在地質學中使用，使少量材料受到極端壓力。

科學家們將碳化矽(包括矽和碳)放入水中。在稀有礦物矽石中可以發現碳化矽。

這個樣品在高壓下被壓在金剛石之間。

伊利諾斯州阿爾貢國家實驗室的雷射被用來加熱樣品。研究人員用雷射加熱進行了x射線測量，以確定碳化矽和水之間的反應。

高溫和壓力使碳化矽與水發生反應，產生金剛石和矽。

探索系外行星

儘管在我們的太陽系中沒有類似的情況，但科學家在2017年的一項研究中推測，天王星和海王星上的高壓條件可能會將氫和碳擠壓在一起，形成鑽石雨。

尋找系外行星的主要目的是尋找另一顆行星上存在生命的證據。但研究人員表示，富含碳的行星不太可能支持生命。

而地球由於地質活躍的，在某方面上有助於它的宜居性。例如，地球是唯一已知的擁有板塊構造的行星，這對我們星球的各個方面都至關重要。世界上的海洋和大陸位於15個不同的地殼板塊上，這些板塊在運動和移動。

雖然我們大多認為它們形成了山脈和地震，但這些板塊的運動也在化學和物理上幫助創造了支持生命的適宜條件的環境。當這些板塊移動時，它們不僅形成了海洋盆地和山脈。這些板塊還將不同的巖石暴露在地球大氣中，從而釋放出化學物質並引起反應。

這些反應可能在數十億年的時間裡幫助穩定了地球表面的溫度，這使得生命得以進化。

但是富含碳的行星很難有地質活動，這使得其大氣的組成不利於生命的生存。

Allen-Sutter說:「不管是否適宜居住，這都是幫助我們理解和描述我們不斷增加和改進系外行星觀測結果的又一步。」

「我們了解的越多，就越能更好地解釋來自未來任務的新數據，比如詹姆斯·韋伯太空望遠鏡和南希·格蕾絲·羅曼太空望遠鏡，以了解我們太陽系之外的世界。」

編譯/前瞻經濟學人APP資訊組

原文來源：

https://edition.cnn.com/2020/09/14/world/carbon-exoplanets-made-of-diamonds-scn-trnd/index.html

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