你知道宇宙中，有的星球正在下鉆石雨嗎？

       “鉆石恒久遠，一顆永流傳“，這是一個耳熟能詳?shù)膹V告語，在地球上，鉆石因為十分稀少，而顯得彌足珍貴，而在宇宙中，鉆石卻如同砂石一般常見。

       早前，科學家發(fā)現(xiàn)太陽系中有4個星球會下鉆石雨，分別是土星、木星、海王星和天王星。這些星球富含甲烷，海王星和天王星等冰態(tài)巨行星內(nèi)部的溫度非常高，可達幾千攝氏度，壓力是地球大氣層的數(shù)百萬倍，大氣運動中，閃電擊穿甲烷，將其轉變?yōu)槊夯倚螒B(tài)的碳，隨著碳的下降，氣壓增加，碳固化成了石墨，石墨繼續(xù)下降，氣壓也不斷加大，最終在高溫高壓作用下，石墨轉化為鉆石，這便形成了鉆石雨。

       9月2日，在Science Advances上發(fā)表的名為《Diamond formation kinetics in shock-compressed C─H─O samples recorded by small-angle x-ray scattering and x-ray diffraction》的文章中，模擬了在冰巨星海王星和天王星深處發(fā)現(xiàn)的極端溫度和壓力，并首次觀察到鉆石雨的形成過程。

       他們對聚苯乙烯進行激光沖擊實驗，與 X 射線技術相結合，首次在實驗室證實了在行星相關狀態(tài)下壓縮碳氫化合物中形成鉆石。該團隊由HZDR（德國德累斯頓-羅森多夫赫爾姆霍茲中心）和德國羅斯托克大學以及法國的聯(lián)邦理工學院與 SLAC 共同組成。

       在最近的實驗中，研究人員使用PET塑料，來更準確地再現(xiàn)這些行星的組成。用強大的激光照射到一張PET薄片上，瞬間加熱到6000攝氏度，并產(chǎn)生大氣壓100萬倍的沖擊波，在瞬間將物質壓縮，產(chǎn)生納米鉆石。  

       研究團隊在MEC（物質極端條件）儀器上使用直線性連續(xù)加速器光源(LCLS) ，在PET中產(chǎn)生沖擊波。然后，他們用LCLS的X射線脈沖探測了塑料中發(fā)生的情況。使用XRD（X射線衍射），觀察材料的原子重新排列成小的鉆石區(qū)域。同時使用了另一種稱為小角度散射的方法，以測量這些區(qū)域增長的速度和大小。他們發(fā)現(xiàn)，由于材料中存在氧氣，納米金剛石能夠在比之前觀察到的更低的壓力和溫度下生長。

       HZDR 物理學家、羅斯托克大學教授 Dominik Kraus 說“氧氣的作用是加速碳和氫的分裂，從而促進納米金剛石的形成，這意味著碳原子可以更容易地結合并形成鉆石。PET 在碳、氫和氧之間具有良好的平衡，可以模擬冰行星的活動。”

       研究人員預測，海王星和天王星上的鉆石將比這些實驗中生產(chǎn)的納米鉆石大得多——重量可能達到數(shù)百萬克拉。

       實驗不僅提供了一種更清潔、更容易控制的方法來生產(chǎn)金剛石，為鉆石產(chǎn)業(yè)開發(fā)了前景；這些發(fā)現(xiàn)也可能影響我們對遙遠星系中行星的理解，因為科學家們現(xiàn)在認為冰巨星是我們太陽系外最常見的行星形式。