在宇宙中,冰巨星的天空中可能充滿了鉆石。壓縮碳化合物可以在研究人員未曾想到的極端低溫下變成鉆石,這可能使“鉆石雨”成為冰巨星內(nèi)部的一種常見現(xiàn)象。相關(guān)研究1月8日發(fā)表于《自然-天文》。
“鉆石雨”可能落在大量系外行星上 圖片來源:Shutterstock
過去,實驗室實驗使人們對天王星和海王星等冰巨星內(nèi)部形成鉆石的條件感到困惑。有兩種類型的實驗在研究此問題:一種是動態(tài)壓縮實驗,即碳化合物受到突然的沖擊;另一種是靜態(tài)壓縮實驗,即把碳化合物放在一個空間中逐漸壓縮。迄今為止,動態(tài)壓縮實驗需要更高的溫度和壓力才能形成鉆石。
美國SLAC國家加速器實驗室的Mungo Frost和同事利用靜態(tài)壓縮和動態(tài)加熱進(jìn)行了一組新的實驗,他們將聚苯乙烯擠壓在兩顆鉆石之間,用X射線光脈沖照射它來壓縮聚苯乙烯。
他們觀察到聚苯乙烯在大約2200°C的溫度和19千兆帕的壓力下開始形成鉆石,這種條件與天王星和海王星淺層內(nèi)部的條件相似。
此壓力值遠(yuǎn)低于早先動態(tài)壓縮實驗所發(fā)現(xiàn)的鉆石形成所需的壓力。反應(yīng)時間比通常的動態(tài)壓縮實驗要長,這也許可以解釋為什么此類實驗沒有發(fā)現(xiàn)低壓金剛石的形成。
Frost說:“它與既有結(jié)果不一致,也不是我們期望看到的結(jié)果,但它將一切聯(lián)系在了一起。事實證明,這都是不同的時間尺度造成的。”
此結(jié)果可能意味著,比我們之前想象得更小的行星上也可能出現(xiàn)“鉆石雨”。據(jù)研究人員計算,在已確認(rèn)的約5600顆系外行星中,有1900多顆可能存在“鉆石雨”。
這也意味著,在太陽系內(nèi),鉆石形成的深度可能比我們想象得要淺,這可能會改變我們對巨行星內(nèi)部動力學(xué)的理解。鉆石在較淺的地方形成,可能會使“鉆石雨”在沉向這些行星的中心時穿過一層冰,反過來又會影響行星的磁場,而磁場是復(fù)雜的,人們對其知之甚少。
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