海王星天空會下「鑽石雨」科學家找到原理

2020-12-03 二陽看天下

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。

太陽系的外圍,有4個大型的氣體行星,分別是木星、土星、天王星與海王星,這4個行星又分兩大類,木星與土星稱為「氣態巨行星」,更遙遠的天王星與海王星,由於陽光更微弱,環境極為寒冷,稱為「冰巨星」。科學家對於冰巨星的了解並不多,它們一直有許多是謎題。

有一個謎題特別迷人,就是「鑽石雨之謎」,這些鑽石的原料顯然是行星裡龐大的甲烷分子,甲烷是碳原子和氫原子合成的。但是科學家不理解,行星的化學反應是如何導致甲烷的碳與氫如何分離,各個碳原子又如何被黏在一起形成了鑽石晶體。

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。研究人員在實驗室裡,重現海王星核心的壓力,不過他們並不是使用甲烷作材料,而是使用含碳量較高的苯乙烯。

克勞斯和他的同事們對苯乙烯施加熱量和壓力,然後再利用雷射來模擬衝擊波。當這些衝擊波相遇時,溫度飆升至4726度。(地球的核心約為6000度),材料內部的壓力也急劇上升。

克勞斯說:「這相當於150萬大氣壓,相當250頭非洲象的重量壓在針尖上。」

科學家利用僅50飛秒(5億分之1秒)的X射線脈衝,對樣本進行其進行了分析,研究人員發現,苯乙烯在高壓環境下,會逼使氫原子脫離,然後碳原子被壓力所黏合,形成幾納米(10億分之1公尺)的鑽石。

他們預測,如果海王星和天王星內發生類似的反應,鑽石可能會變得更大,甚至可能有數百萬克拉。(1克拉為0.2公克,數百萬克拉就是數百公斤)

但是不要期望這項發現,會導致鑽石礦工湧向天王星或海王星,克勞斯對表示:「在冰巨星當中形成的鑽石,是充滿雜質的球形鑽石。」

同時,這些鑽石會慢慢沉入冰巨星的核心當中,是這些行星的核心的一個厚厚的殼,由鑽石做成的殼。

克勞斯說:「有些模型預測,冰巨星核心周圍的溫度,可能會高到足以使鑽石融化,形成液態金屬碳,也許在這些碳海上,會出現浮動的鑽石冰山。這些推論是有根據的,因為有助於解釋天王星和海王星的異常磁場。但是,大多數模型表明,鑽石將在海王星和天王星的核心周圍保持固態。」

隨著這些鑽石以「下雨」的形式回落在更深層的核心裡,預計它們會產生熱量,就像流星在地球大氣層中墜落時燃燒一樣。這種高溫可能有助於解釋海王星為何比預期的更熱。

雖然我們無法開採那些鑽石,但是研究人員補充說,這個發現也許也有用途。克勞斯,微觀納米級鑽石,可以有一天用於醫學和電子等商業用途。

同時,為了製造鑽石所研發的超強雷射光,也能利用在核融合的研發,這是比鑽石更有價值的終極能源。

相關焦點

  • 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。
  • 會下「鑽石雨」的寶藏行星了解一下
    木星與土星大氣中的閃電雷暴(強度是地球上閃電強度的1萬倍)作用下,甲烷將會轉化成煤灰型態的碳顆粒,這些碳顆粒會落向行星內部。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。
  • 科學家發現太陽系中的豪華星球,下的雨居然是「鑽石雨」!
    感覺說鑽石就代表著一種高貴,側面也代表了一種財富吧。相信每一個女生的內心當中,都希望擁有一顆鑽石戒指。當然了,也正是能夠代表了鑽石的高價值。,不過有科學家發現說,太陽系當中有一顆星球,鑽石簡直就是一文不值了,因為在這顆星球上,鑽石的含量是非常多的,甚至說,在這個星球上還會下起鑽石雨。這就讓很多人覺得不可思議了,可是它表明這顆星球就是海王星。
  • 宇宙中會下鑽石雨,是認真的嗎?
    太陽系會下鑽石雨?那麼問題來了,除了地球外,宇宙中其它的星球還有鑽石嗎?科學家經過研究發現,天王星和海王星都有可能存在鑽石,因為這兩顆星球的壓力非常高~
  • 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。
  • 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。
  • 咦~宇宙中會下鑽石雨,是認真的嗎?
    太陽系會下鑽石雨,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~ 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。最終生成了鑽石雨
  • 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
    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。雖然這個發現很值得人們高興,但很快就被一個事實潑了冷水。
  • 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?這一理論認為,兩大氣態巨行星表面主要成分是氫氦和甲烷,在經過數千年的巨大壓力下,被擠壓到行星表面以下5000多英裡的深處,最終生成了鑽石雨Diamond Rain,墜落到內核層。
  • 鑽石能養殖?鑽石「養殖」的時代來了?人工鑽石會取代天然鑽石嗎
    英國卡迪夫大學的一個研究團隊最近稱,只需要幾天時間,他們就能在實驗室「養」出一顆1 克拉鑽石。而且看上去跟在地球深處躺了幾百萬年的鑽石沒有任何區別。他們表示養大一顆鑽石只需4 步:先將一顆小小的鑽石「種子」放入真空環境裡去除雜質。然後科學家會往裡泵入溫度高達3000 攝氏度的甲烷和氫氣,這些高溫氣體會生成高電荷的等離子體。等離子體迅速分解,會釋放出碳原子。
  • 「千言」天空下起了雨,這傷心的模樣,和我哭泣時一模一樣
    天空下起了雨,這傷心的模樣,和我哭泣時一模一樣。It began to rain, and it looked exactly the same as when I cried.夏日的雨,總是這麼的任性,喜歡突如其來,然後將我的思緒,帶的遍地都是。
  • 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
    庫裡南鑽石但是在別的星球上,鑽石卻不是什麼新鮮東西,就連上面下的雨都是鑽石質地的,即所謂的「鑽石雨」,尋找這樣的星球不用跑遠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%。
  • 從第8顆行星「海王星」向外的廣袤區域
    太陽系的奧爾特雲的邊緣離這些恆星已經比較近了,甚至和「比鄰星的奧爾特雲」的邊界接壤,因此「太陽系的奧爾特雲」就會遭到周邊恆星引力擾動,這些恆星的引力會施加到「比鄰星的奧爾特雲」上面,產生恆星級別的潮汐力,也就是一種振蕩,在這種振蕩的幹擾下,「比鄰星的奧爾特雲」就會彈射出一些天體飛向太陽系的內圈變成彗星,這些彗星的物質也可能到達地球,甚至 「比鄰星的奧爾特雲」與「太陽系的奧爾特雲」在恆星的級別上會相互影響
  • 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。
  • 探秘會下鑽石雨的星球:年產幾千噸鑽石 尺寸不錯
    鑽石雨對地球來說是完全不可能的,但是據專家說, 鑽石雨在土星和木星上是再平常不過了的。美國的天文學家表示,土星和木星會下「鑽石雨」,「鑽石」尺寸也相當不錯。據報導,土星和木星都屬於氣體行星,新 的大氣數據顯示,這兩個星球上充滿了「亮晶晶」的結晶碳。
  • 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
    早在多年之前,科學家就認為,氣態行星的內部既有可能是高溫高壓的環境,如果證明它的上面存在著甲烷,那麼在高溫高壓的作用下,是可以分解成為碳,之後形成鑽石的。當然,溫度和壓強不同,鑽石的形態也不同。比方說在2018年的時候,曾經有科學家認為,天王星的上面,或許有鑽石海洋,和它一樣都是「冰巨星」的海王星上面,或許也是如此。
  • 神奇的海王星,存在鑽石的海洋,可惜人類很難獲取
    其實就是高壓鍋的原理,我們平時說水的沸點是100℃,默認指的是在一個標準大氣壓下,如果我們用高壓鍋燒水,想把水燒開就不止100℃了。科學家們在實驗室裡曾經通過400萬個大氣壓成功製成過2000℃左右的超級冰,被稱為高溫冰,是不是很神奇?
  • 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。