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

文/Andrew Fazekas；輯譯/謝勳

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。」