像海王星和天王星這樣的行星內部真的會下“鉆石雨”嗎？為了找出答案，德國德累斯頓-羅森多夫赫爾姆霍茲中心（HZDR）、羅斯托克大學和法國聯邦理工學院領導的一個國際團隊開展了一項新穎的實驗，證實了他們早先的觀點：在太陽系外圍的冰巨星內確實會下“鉆石雨”。同時，這項實驗還發現了一種生產納米鉆石的新方式。研究成果發表在最新一期《科學進展》雜志上。
海王星和天王星等冰態巨行星內部的溫度非常高，可達幾千攝氏度，壓力是地球大氣層的數百萬倍。冰巨星不僅含有碳和氫，還含有大量的氧。研究人員發現，用于制造普通塑料瓶的PET樹脂，在碳、氫和氧之間有很好的平衡，可模擬冰巨星上的活動。
在實驗中，研究人員對冰巨星內部進行了簡單模擬：用強大的激光照射到一張簡單的PET塑料薄片上，瞬間就將其加熱到6000℃，并產生可達大氣壓100萬倍的沖擊波，在幾納秒內將物質壓縮。研究人員發現，這種極端壓力產生了微小的鉆石，也就是所謂的納米鉆石。
該團隊利用直線加速器相干光源（LCLS）X射線激光器進行了實驗，用它來分析當強烈的激光擊中PET薄膜時會發生什么，是否產生了納米鉆石以及鉆石生長的速度和大小。
HZDR物理學家、羅斯托克大學教授多米尼克·克勞斯說：“氧氣的作用是加速碳和氫的分解，促進納米鉆石的形成，這意味著碳原子更容易結合形成鉆石。”這進一步支持了這樣一種假設，即鉆石真的會像雨點一樣落在冰巨星內部。這種現象可能不僅存在于天王星和海王星，也存在于銀河系中無數其他行星上。
研究小組還發現一個線索：氧氣與鉆石結合，應該會產生一種不尋常的超離子水，它可幫助創造出冰巨星的磁場。但他們還無法明確地在實驗中證明鉆石混合物中存在超離子水。
除了證實早前發現，新實驗還為定制生產納米級鉆石開辟了前景。這種鉆石可用于磨料和拋光劑中，未來還能用于高靈敏度的量子傳感器、醫用造影劑和高效反應加速器。
來源：科技日報
