你知道宇宙中，有的星球正在下鉆石雨嗎？

       “鉆石恒久遠(yuǎn)，一顆永流傳“，這是一個(gè)耳熟能詳?shù)膹V告語(yǔ)，在地球上，鉆石因?yàn)槭窒∩伲@得彌足珍貴，而在宇宙中，鉆石卻如同砂石一般常見(jiàn)。

       早前，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)系中有4個(gè)星球會(huì)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(dá)幾千攝氏度，壓力是地球大氣層的數(shù)百萬(wàn)倍，大氣運(yùn)動(dòng)中，閃電擊穿甲烷，將其轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(guò)程。

       他們對(duì)聚苯乙烯進(jìn)行激光沖擊實(shí)驗(yàn)，與 X 射線技術(shù)相結(jié)合，首次在實(shí)驗(yàn)室證實(shí)了在行星相關(guān)狀態(tài)下壓縮碳?xì)浠衔镏行纬摄@石。該團(tuán)隊(duì)由HZDR（德國(guó)德累斯頓-羅森多夫赫爾姆霍茲中心）和德國(guó)羅斯托克大學(xué)以及法國(guó)的聯(lián)邦理工學(xué)院與 SLAC 共同組成。

       在最近的實(shí)驗(yàn)中，研究人員使用PET塑料，來(lái)更準(zhǔn)確地再現(xiàn)這些行星的組成。用強(qiáng)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(wàn)倍的沖擊波，在瞬間將物質(zhì)壓縮，產(chǎn)生納米鉆石。  

       研究團(tuán)隊(duì)在MEC（物質(zhì)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(cè)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(shí)使用了另一種稱(chēng)為小角度散射的方法，以測(cè)量這些區(qū)域增長(zhǎng)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(zhǎng)。

       HZDR 物理學(xué)家、羅斯托克大學(xué)教授 Dominik Kraus 說(shuō)“氧氣的作用是加速碳和氫的分裂，從而促進(jìn)納米金剛石的形成，這意味著碳原子可以更容易地結(jié)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(dòng)?！?br/>

       研究人員預(yù)測(cè)，海王星和天王星上的鉆石將比這些實(shí)驗(yàn)中生產(chǎn)的納米鉆石大得多——重量可能達(dá)到數(shù)百萬(wàn)克拉。

       實(shí)驗(yàn)不僅提供了一種更清潔、更容易控制的方法來(lái)生產(chǎn)金剛石，為鉆石產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)了前景；這些發(fā)現(xiàn)也可能影響我們對(duì)遙遠(yuǎn)星系中行星的理解，因?yàn)榭茖W(xué)家們現(xiàn)在認(rèn)為冰巨星是我們太陽(yáng)系外最常見(jiàn)的行星形式。