遥远天体的奇观 这里会下“钻石雨”(图)

地外的天体，存在特殊的气候。（图片来源：Adobe Stock）

地球上的气象有时会出现奇怪的样态，历史上曾经下过血雨、下过动物，而在地外的行星上也有特殊的气候，在那里的雨水是“钻石”。

遥远天体的奇观 这里会下“钻石雨”

钻石在地球上是一种昂贵的矿物，需要由纯碳经历高压环境形成，具有严苛的生成条件，也因此造就了它的稀有性。2020年的报导中，科学家研究有“冰巨行星”之称的天王星、海王星等天体，它们的阳光比其他行星更加微弱，环境也更加寒冷，在上面有被称为“钻石雨之谜”的谜团。德国物理学家多明尼克‧克劳斯（Dominic Kraus）表示，他们成功测试出上面形成钻石的可能原因，在美国史丹佛大学的SLAC国家加速器实验室进行实验。

研究团队在实验室中重现海王星核心的压力，用含碳量较高的苯乙烯来取代行星上的甲烷分子，先是对其施加热量、压力，接着使用雷射模拟冲击波，造就出4726度的高温，使得模拟材料内部压力急剧上升，达到150万大气压，相当于有250只非洲象的重量压在针的尖端。他们发现在高压环境下，会导致氢原子脱离，碳原子被压力黏合，形成仅有几纳米的钻石。若是发生在天王星、海王星上，可能形成更大的钻石，即使是数百公斤也不无可能。不过明尼克表示，那里形成的钻石，将会是充满杂质的球形钻石，而且会逐渐沉入行星的核心中，可能会因为核心周围的高温而融化，在碳海上出现浮动的钻石冰山。当这些钻石化为雨回到更深层的核心区域时，产生的热量预计会像流星在地球大气层坠落一样高温。

到了2022年时，期刊《科学进步》（Science Advances）发布新的研究，科学家在碳氢混合物中加入氧气，认为宇宙中的钻石雨可能比先前认为的更加普遍。钻石雨和地球上的雨截然不同，这些钻石也可能不像地球上的型态，但背后促成形成的力量与地球的相似。研究团队使用食品包装常用的PET塑胶材料，这些干净的塑胶使用实验室的高功率光学雷射照射，让研究人员能够观察到肉眼看不见的纳米钻石形成过程。这个方法可能是制造纳米钻石的新方式，有别于过往使用炸药的手段，或许是更加干净的制造方法，能在未来广泛应用于医学与研究的领域。前面提及的行星上具备大量的氧，有助于于从碳中吸走氢原子，因此钻石会更加容易形成。

近期，科学期刊中《自然·天文学》的研究，SLAC国家加速器实验室的蒙戈·弗罗斯特博士，使用强烈的X射线脉冲逐渐挤压聚苯乙烯这种泡沫塑胶，不需要先前实验中的恶劣的条件即可成功。这项研究表明，钻石能够在与天王星、海王星较浅区域相似的温度、压力即可形成，规模更小的气态矮星迷你海王星也可能出现钻石雨。除了钻石雨产生的可能性提升，他们也发现钻石雨可能对于这些行星上的复杂磁场形成有所影响。