鑽石是地球上罕見的天然物質，但遙遠的天王星和海王星卻下著「鑽石雨」。（示意圖/圖片來源：Adobe Stock）
鑽石是碳元素組成的無色晶體，是地球上罕見的天然物質，但遙遠的天王星和海王星卻下著「鑽石雨」。近日，科學家以實驗的方式研究出鑽石雨的成因和原理。
由於距離太陽很遠，天王星和海王星的環境極為寒冷，被稱為「冰巨星」。科學家對這兩個遙遠星體的瞭解並不多，它們一直存在著許多謎題。其中之一就是為何它們會下「鑽石雨」。
海王星距離太陽很遠，環境極為寒冷，被稱為「冰巨星」。（圖片來源：Adobe Stock）
近日，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（Dominic Kraus）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。」
克勞斯及其團隊，在美國史丹佛大學的SLAC國家加速器實驗室(SLAC National Accelerator Laboratory)，進行了一項「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，但他們不是使用甲烷（Methane，該行星上的天然化學元素），而是使用含碳量較高的「苯乙烯」（C 8H 8）。
克勞斯團隊對「苯乙烯」施加熱量和壓力，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，材料內部的壓力也急劇上升。
科學家利用50飛秒（5億分之1秒）的X射線脈衝，對樣本進行了分析。研究人員發現，「苯乙烯」在高壓環境下，會逼使氫原子脫離，而碳原子被壓力所黏合，形成幾奈米的鑽石。
研究人員預測，如果天王星和海王星發生類似的反應，就會形成鑽石，而且會很大顆，可能達到幾百萬克拉（1克拉為0.2公克）。
克勞斯表示，在冰巨星中形成的鑽石是充滿雜質的球形鑽石。它們會慢慢沉入冰巨星的核心當中，形成一個由鑽石組成的厚厚的殼。
這些鑽石以「下雨」的形式落到核心裡，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。
天王星和海王星上的鑽石，雖然我們無法開採，但這項研究還是有其用途的。克勞斯表示，或許有一天微觀納米級鑽石可用於醫學和電子用途。同時，為了製造鑽石所研發的超強雷射光，也能用於核融合的研發。
責任編輯:輕舟
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