系外行星下“鑽石雨”？

在地球，“鑽石”因為稀有而昂貴無比，但在其他星球，“鑽石”可能跟岩石一樣普通，比如冰巨行星天王星、海王星。早前有研究指出，在宇宙中，冰巨星的天空中可能佈滿了“鑽石”。壓縮的碳化合物可以在研究人員未曾想到的溫度下變成“鑽石”，這可能使“鑽石雨”成為冰巨星上的一種常見現象。美國科學家日前指出，在巨行星內部壓縮碳化合物形成鑽石可能比此前認為的更容易，這意味着大量系外行星可能會下“鑽石雨”。

長期以來，科學家相信冰巨行星深處有一種被稱為“鑽石雨”的奇異降水形式，而巨星地表下數千公里處極高的壓力與溫度會將氫、碳元素變成固體鑽石，由於冰巨行星缺乏堅固表面，物質往核心落下的方向變得密集，也就是說數千年來“鑽石雨”可能沉入地下並在核心周圍聚集，形成一層厚厚的金剛石層。根據美國一項研究指出，科學家發現結合氧氣（冰巨星常見的另一種元素）的碳氫化合物更容易形成“鑽石”，表明天王星、海王星上的“鑽石雨”可能比想像中更普遍。過去，科學家在實驗室開展了兩類實驗來研究天王星和海王星等冰巨星形成鑽石需要哪些條件。一類是動態壓縮實驗，其中碳化合物會受到突然衝擊；第二類是靜態壓縮實驗，碳化合物被置於室內並被逐漸壓縮。動態壓縮實驗顯示，“鑽石”的形成需要極高的溫度和壓力。

在最新研究中，美國斯坦福國家加速器實驗室團隊使用靜態壓縮結合動態加熱方法開展了一組新實驗。他們將聚苯乙烯擠壓在兩顆鑽石之間，然後用X射線脈衝照射，來壓縮聚苯乙烯。他們觀察到，在約二千二百攝氏度的溫度和十九千兆帕斯卡的壓力下，聚苯乙烯開始形成鑽石。這一溫度和壓力與天王星和海王星內部淺層的情況相似。

研究人員指出，上述壓力遠低於動態壓縮實驗揭示的形成金剛石所需的壓力。這可能意味着“鑽石雨”可能出現在比之前想像的更小的行星上。他們的計算顯示，在五千六百顆左右已確認的系外行星中，迄今為止發現的五千多顆行星包括像地球這樣的小型岩石世界；比木星大許多倍的氣態巨行星；以及圍繞其恆星極近軌道的“熱木星”。既有“超級地球”，即比地球更大的岩石行星；也有“迷你類海王星”，即海王星的較小版本，有一千九百多顆可能會下“鑽石雨”。

最新研究結果意味着，在太陽系內，鑽石可能在比想像的更淺深度形成，這或會改變人們對巨行星內部動力學的理解。因為這種冰質巨行星內部下的“鑽石雨”會落向其中心，穿過一層冰，並影響那裡的磁場。而這些磁場極其複雜，人們對此知之甚少。

美 子