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    • 海王星下了钻石,现在我们终于可以知道

      海王星下了钻石,现在我们终于可以知道

      海王星和天王星的内心深处,可能正在下钻石。现在,科学家产生了新的实验证据,表明这是有可能的。

      假设是,在这些冰巨星表面以下数千公里的高温和高压下,碳氢化合物应分开,碳压缩成钻石,并向行星核深处沉入。

      这项新实验使用了SLAC国家加速器实验室的直线加速器相干光源(LCLS)X射线激光进行了“钻石雨”过程如何发生的最精确测量,结果发现碳直接转变为结晶钻石。

      LCLS的负责人,未列为作者的等离子物理学家迈克·邓恩(Mike Dunne)解释说:“这项研究提供了一种很难用计算机建模的现象的数据:两种元素的'混溶性',或者它们在混合时如何结合在一起。” 纸。

      “在这里,他们看到了两种元素是如何分离的,例如将蛋黄酱分解成油和醋。”

      海王星和天王星是太阳系中最难以理解的行星。它们太遥远了-只有一个太空探测器Voyager 2 甚至离它们很近,并且仅用于飞越,而不是专门的长期任务。

      但是,冰巨人在更广阔的银河系中极为普遍- 根据NASA的数据,海王星状系外行星的流行度是木星状系外行星的10倍。

      因此,了解我们太阳系的冰巨星对于了解整个银河系中的行星至关重要。为了更好地了解它们,我们需要知道在它们宁静的蓝色外表之下会发生什么。

      我们知道,海王星和天王星的大气主要由氢气和氦气以及少量甲烷组成。在这些大气层之下,水,甲烷和氨等“冰冷”物质的超热超稠流体包裹在行星的核心周围。

      而计算和实验可以追溯到几十年已经表明,如果有足够的压力和温度,甲烷可以被细分为钻石 -这意味着钻石可以在这个炙热稠密的材料中形成。

      一个先前的实验在SLAC在亥姆霍兹德累斯顿- Rossendorf为首的物理学家克劳斯的Dominik在德国使用X射线衍射来证明它。现在,克劳斯和他的团队将研究进一步向前。

      克劳斯在 谈到他们的最新成果时说: “基于X射线散射,我们现在有了非常有希望的新方法。” “我们的实验提供了重要的模型参数,而在此之前,我们只有很大的不确定性。随着我们发现更多的系外行星,这将变得越来越重要。”

      在地球上复制巨型行星的内部具有挑战性。您需要一些非常密集的设备-这就是LCLS。您需要一种可以复制巨大行星内部物质的材料。为此,研究小组使用了烃类聚苯乙烯(C 8 H 8)代替了甲烷(CH 4)。

      第一步是加热和加压材料,以在大约10,000公里(6,214英里)的深度复制海王星内部的条件:光学激光脉冲在聚苯乙烯中产生冲击波,从而将材料加热到大约5,000开尔文(4,727度)摄氏或8540华氏度)。它还会产生巨大的压力。

      克劳斯说: “我们生产约150万根金条,这相当于缩略图上约250头非洲象的重量所施加的压力。”

      在先前的实验中,X射线衍射用于探测材料。这对于具有晶体结构的材料效果很好,但对于非晶体分子则效果较差,因此图片不完整。在新的实验中,研究小组使用了另一种方法,来测量X射线如何从聚苯乙烯中的电子上散射出去。

      这不仅使他们能够观察到碳向钻石的转化,而且还观察了其余样品的反应-它分解为氢。而且几乎没有剩余碳。

      “在冰巨星的情况下,我们现在知道,碳几乎完全形成的钻石,当它分开,并没有考虑流体过渡形式,” 克劳斯说。

      这很重要,因为海王星确实有些不可思议。它的内部比预期的要热。实际上,它散发出的能量是它从太阳吸收的能量的2.6倍。

      如果钻石(比周围的物质密度更高)正下雨进入行星内部,它们可能释放出重力能量,该能量转化为钻石与周围物质之间的摩擦产生的热量。

      该实验表明,我们不必寻找替代的解释……目前还没有。它还显示了一种可以用来“探测”太阳系中其他行星内部的方法。

      “这项技术将使我们能够衡量否则难以重现有趣的过程,” 克劳斯说。

      “例如,我们将能够看到在这些极端条件下,木星和土星等气体巨人内部发现的氢和氦是如何混合和分离的。这是研究行星和行星演化历史的一种新方法。系统,并支持针对未来潜在的聚变能量形式的实验。”

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