看来人类开始对外空理解，又迈向了一步

钻石雨很吸引，只要不被砸到。

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究证海王星天王星核心可现「钻石雨」　助了解行星系统演化历史




一直以来，学界都认为在海王星和天王星内部深处会现「钻石雨」，上月刊於《自然通讯》的研究佐证说法，指成功在实验室高温与高压环境下，将碳氢化合物 (hydrocarbon) 变成钻石。

研究使用了美国 SLAC 国家加速器实验室的 X 光激光器 LCLS ，模拟海王星表面约 1 万公里下的环境钻石会否形成。该位置的压力约为 150 万个大气压，温度为 4,730°C 。在这种环境下，碳氢化合物会瓦解成元素碳和氢，而实验显示至少有四分之一的碳形成了最坚硬的结构「钻石」。

LCLS 负责人、未列为该研究作者的等离子体物理学家 Mike Dunne 解释，研究提供的数据，即唡种元素的「混溶性 (miscibility) 」，即混合时如何结合或不混溶的情况，很难用电脑模拟；而团隊则在过程中发现到碳氢的分离，情况如将蛋黄酱分解成油和醋。

海王星和天王星是太阳系中最难以理解的行星，其中一个问题是它们距地球太远，现时只有一个太空探测器航行者 2 号 (Voyager 2) 曾掠过这唡个星体，但航行者 2 号并无专门的长期任务了解海王星和天王星内部 。

根据美国太空总署，类似海王星和天王星冰巨行星 (ice giant) 在银河系中极为普遍，类似海王星的系外行星的数目可能是类似木星系外行星的 10 倍。因此，了解我们太阳系的冰巨行星对於了解整个银河系中的行星非常重要。

现时我们知道，海王星和天王星的大气主要由氢、氦以及少量甲烷 (methane, CH4) 组成。在这些大气层之下，水、甲烷和氨等「冰冷」物质会包裹行星的超热超密流体核心。几十年前的计算和实验表明，在足够的压力和温度下，甲烷可以分解成钻石，表明钻石可在这种热、密度高的材料中形成。

2017 年德国物理学家 Dominik Kraus 使用 SLAC 的 X 光衍射 (diffraction) 设施证明此说法可行，但由於方法只对有晶体结构有突出效果，未能全面了解冰巨行星内部，因此在是次研究， Kraus 的团隊使用更先进的 LCLS ，并以非晶体烃类聚苯乙烯 (hydrocarbon polystyrene, C8H 模拟海王星内部物质，来测量 X 光如何将 C8H8 的电子上散射出去。

团隊除了观察得到碳元素变成钻石的过程，亦观察到几乎无碳在过程中剩馀，它们并不过会以液体过渡形式存在。这发现相当重要，因为海王星的内部比预期的要热，其发出的能量是从太阳吸收的 2.6 倍。

如果比周围物质密度更高的「钻石雨」在内部出现，这些钻石可能释放出重力能量，而这些重力能量会因钻石与周围物质之间的摩擦转化为热能。

Kraus 指，实验表明人类不必寻找替代的解释，亦显示了一种可以用来探测太阳系其他行星内部的方法，在地球上模拟如木星和土星之类的天然气体行星内部极端条件下，氢和氦元素是如何混合和分离从而了解行星和行星系统的演化历史。另外，研究也支持设计针对未来聚变能量的实验。



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来源：
Science Alert, Neptune Rains Diamonds, And Now We Might Finally Know How, 29 June 2020

报告：
Frydrych, S., Vorberger, J., Hartley, N.J. & et al. (2020). Demonstration of X-ray Thomson scattering as diagnostics for miscibility in warm dense matter. Nat Commun 11, 2620 (2020). doi:10.1038/s41467-020-16426-y

sfiawongn 写道:

2021年，世界环境的而且确系因新冠病毒未除系悲惨莫名如印度成个变成为炼狱啊，真系惨，不过世界科技迅速增长，力追赶上百尺杆头，堪似各国比赛啊！难得探知太空星球的神密智识更上多步啰！

2021年虽然陷在新冠病患中，普遍世界各国在太空科技充满大大的进步是值得庆贺的啊！