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科技日報實習記者?張佳欣
像海王星 和天王星這樣的行星內部真的會下“鉆石雨”嗎？為了找出答案，德國德累斯頓-羅森多夫赫爾姆霍茲中心（HZDR）、羅斯托克大學和法國聯(lián)邦理工學院領導的 一個國際團隊開展了一項新穎的實驗，證實了他們早先的觀點：在太陽系外圍的冰巨星內確實會下“鉆石雨”。同時，這項實驗還發(fā)現(xiàn)了一種生產納米鉆石的新方 式。研究成果發(fā)表在最新一期《科學進展》雜志上。
實驗中用激光射擊了一張簡單的PET塑料薄片。撞擊箔狀材料樣品的強激光閃光將其短暫加熱至6000℃，從而產生沖擊波，在幾納秒內將物質壓縮至大氣壓的數(shù)百萬倍。科學家們能夠確定微小的鉆石，即所謂的納米鉆石是在極端壓力下形成的。圖片來源：德國德累斯頓-羅森多夫赫爾姆霍茲中心
海王星和天王星等冰態(tài)巨行星內部的溫度非常高，可達幾千攝氏度，壓力是地球大氣層的數(shù)百萬倍。冰巨星不僅含有碳和氫，還含有大量的氧。研究人員發(fā)現(xiàn)，用于制造普通塑料瓶的PET樹脂，在碳、氫和氧之間有很好的平衡，可模擬冰巨星上的活動。
在實驗中，研究人員對冰巨星內部進行了簡單模擬：用強大的激光照射到一張簡單的PET塑料薄片上，瞬間就將其加熱到6000℃，并產生可達大氣壓100萬倍的沖擊波，在幾納秒內將物質壓縮。研究人員發(fā)現(xiàn)，這種極端壓力產生了微小的鉆石，也就是所謂的納米鉆石。
該團隊利用直線加速器相干光源（LCLS）X射線激光器進行了實驗，用它來分析當強烈的激光擊中PET薄膜時會發(fā)生什么，是否產生了納米鉆石以及鉆石生長的速度和大小。
HZDR物理學家、羅斯托克大學教授多米尼克·克勞斯說：“氧氣的作用是加速碳和氫的分解，促進納米鉆石的形成，這意味著碳原子更容易結合形成鉆石。”這 進一步支持了這樣一種假設，即鉆石真的會像雨點一樣落在冰巨星內部。這種現(xiàn)象可能不僅存在于天王星和海王星，也存在于銀河系中無數(shù)其他行星上。
研究小組還發(fā)現(xiàn)一個線索：氧氣與鉆石結合，應該會產生一種不尋常的超離子水，它可幫助創(chuàng)造出冰巨星的磁場。但他們還無法明確地在實驗中證明鉆石混合物中存在超離子水。
除了證實早前發(fā)現(xiàn)，新實驗還為定制生產納米級鉆石開辟了前景。這種鉆石可用于磨料和拋光劑中，未來還能用于高靈敏度的量子傳感器、醫(yī)用造影劑和高效反應加速器。