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科技日?qǐng)?bào)實(shí)習(xí)記者?張佳欣

像海王星 和天王星這樣的行星內(nèi)部真的會(huì)下“鉆石雨”嗎？為了找出答案，德國(guó)德累斯頓-羅森多夫赫爾姆霍茲中心（HZDR）、羅斯托克大學(xué)和法國(guó)聯(lián)邦理工學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的 一個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了一項(xiàng)新穎的實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了他們?cè)缦鹊挠^點(diǎn)：在太陽(yáng)系外圍的冰巨星內(nèi)確實(shí)會(huì)下“鉆石雨”。同時(shí)，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)了一種生產(chǎn)納米鉆石的新方 式。研究成果發(fā)表在最新一期《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。

實(shí)驗(yàn)中用激光射擊了一張簡(jiǎn)單的PET塑料薄片。撞擊箔狀材料樣品的強(qiáng)激光閃光將其短暫加熱至6000℃，從而產(chǎn)生沖擊波，在幾納秒內(nèi)將物質(zhì)壓縮至大氣壓的數(shù)百萬(wàn)倍。科學(xué)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(lái)源：德國(guó)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(nèi)部的溫度非常高，可達(dá)幾千攝氏度，壓力是地球大氣層的數(shù)百萬(wàn)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(shù)脂，在碳、氫和氧之間有很好的平衡，可模擬冰巨星上的活動(dòng)。

在實(shí)驗(yàn)中，研究人員對(duì)冰巨星內(nèi)部進(jìn)行了簡(jiǎn)單模擬：用強(qiáng)大的激光照射到一張簡(jiǎn)單的PET塑料薄片上，瞬間就將其加熱到6000℃，并產(chǎn)生可達(dá)大氣壓100萬(wàn)倍的沖擊波，在幾納秒內(nèi)將物質(zhì)壓縮。研究人員發(fā)現(xiàn)，這種極端壓力產(chǎn)生了微小的鉆石，也就是所謂的納米鉆石。

該團(tuán)隊(duì)利用直線加速器相干光源（LCLS）X射線激光器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，用它來(lái)分析當(dāng)強(qiáng)烈的激光擊中PET薄膜時(shí)會(huì)發(fā)生什么，是否產(chǎn)生了納米鉆石以及鉆石生長(zhǎng)的速度和大小。

HZDR物理學(xué)家、羅斯托克大學(xué)教授多米尼克·克勞斯說(shuō)：“氧氣的作用是加速碳和氫的分解，促進(jìn)納米鉆石的形成，這意味著碳原子更容易結(jié)合形成鉆石?！边@ 進(jìn)一步支持了這樣一種假設(shè)，即鉆石真的會(huì)像雨點(diǎn)一樣落在冰巨星內(nèi)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(wú)數(shù)其他行星上。

研究小組還發(fā)現(xiàn)一個(gè)線索：氧氣與鉆石結(jié)合，應(yīng)該會(huì)產(chǎn)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(chǎng)。但他們還無(wú)法明確地在實(shí)驗(yàn)中證明鉆石混合物中存在超離子水。

除了證實(shí)早前發(fā)現(xiàn)，新實(shí)驗(yàn)還為定制生產(chǎn)納米級(jí)鉆石開(kāi)辟了前景。這種鉆石可用于磨料和拋光劑中，未來(lái)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(yīng)加速器。

關(guān)鍵詞： 研究人員 德累斯頓 羅斯托克 科技日?qǐng)?bào)