2014年6月23日 星期一

2014/6/23 「天空中的鑽石」

天空中的鑽石

摘錄自:講義雜誌電子報                      2014/6/23
/Andrew Fazekas;輯譯/謝勳

講義雜誌電子報 - 20140623
科學家認為,宇宙中可能蘊藏大量鑽石(照片/美國國家地理會社)

科學家最近宣布,彷彿科幻小說情節般,在土星和木星上,藏有將近一千萬噸的鑽石。

透過觀察土星上產生碳粒子的風暴,以及顯示碳在極端情況下如何反應的新實驗和電腦模擬,幾位科學家認為,土星和木星能提供鑽石形成的穩定環境。美國威斯康辛大學行星科學教授扁司解釋:「固態鑽石的溫度上限為攝氏七千七百多度。高過那個溫度,鑽石就會熔化。我們較清楚土星和木星內部壓力與溫度結構,這使我們認為,這兩個行星很大的區域裏有固態鑽石存在。」

先前的理論認為,只有天王星、海王星才可能產生鑽石。科學家相信,在那些星球裏,強烈的溫度和壓力,足以直接把空氣中的沼氣轉變成鑽石。過去,人們認為木星和土星溫度相對很低,沼氣也較少,沒有能力形成鑽石。土星的大氣中只有百分之零點五的沼氣,木星僅有百分之零點二,而天王星和海王星則有將近百分之十五。

扁司指出,卡西尼太空梭探測到土星大氣中的上部雲層裏,出現巨大的雷電風暴,木星也不例外。這些風暴可能引起鑽石的產生。紅外線影像裏的黑暗風暴區,意味著沼氣分子分解成碳分子(很可能是油煙粒子)。根據新理論,這些非結晶的碳分子在大氣中往下掉落,直到某一個高度,它的密度與大氣密度略同時,周圍的氣壓增加,使碳分子變成石墨。石墨繼續在土星的大氣層下沈。當氣壓和溫度增加到一個程度,石墨就會轉變成固體的鑽石。

「我估計,在那三萬公里厚、富含鑽石的土星大氣層裏,約有一千萬噸的鑽石是如此形成的,」扁司說。在木星最深的大氣層裏,極端的溫度和壓力下,這種寶石可能成為液態鑽石。他又說:「在那一層底下,鑽石熔化,大氣層裏充滿了氫原子和氫離子,熔化的鑽石很可能又轉變成其他東西。」

天王星和海王星的內部溫度沒有那麼高,低於攝氏七千八百度。所以,那裏的鑽石大概不會熔化。主持這項研究的行星學家德里斯基猜測:「我們可以說,固態鑽石很可能只存在於天王星和海王星上,但不在土星和木星上。」

這種「宇宙鑽石」究竟有多大?說法不一。德里斯基認為,雷電產生的油煙粒子只有一微米大小,當它們往下掉的時候,會不斷地增大,最後如同雨滴,可能比豌豆還大,有的甚至大如漢堡。她又指出:「鑽石可能大到能讓你一手握住。未來,機器人也許能在那些星球開採鑽石。」









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