天啊,這些星星上的雨和海都是鑽石
——阿瑟 · 克拉克《2010 太空救援》
超著名的科幻作家阿瑟 · 克拉克 18 年前的這一構想,在浩瀚的宇宙中有了現實的映射。
在那些星星上,有鑽石。
看一場鑽石雨
靜默深空中散發著洋藍色光芒的天王星與海王星,在它們看似神秘幽靜的表象下,是極其強烈的風暴涌動,以及地球生物難以想像的奇妙景色,鑽石雨。
它們的大氣與地球完全不同,底部十分緊密與熾熱,15% 都是甲烷,強閃電會把甲烷變成煤灰形態的碳,沉降的過程中隨著氣壓增加再固化成石墨,最後在高溫高壓的作用下變成一顆顆「鑽石雨滴」。
海王星和天王星是介於地球和巨行星(指木星和土星)之間的的中等大小行星,一起被歸為類木行星的一個子類:冰巨星,這個名字可以顯示出那裡有多冷,天王星是太陽系溫度最低的行星(原來最低的冥王星已不再是行星了)。
低溫源於它們距離太陽非常遙遠,其星球內部熱量的來源至今仍是未知的,只有幾種猜測,包括行星內核的放射熱源,行星生成時吸積盤塌縮能量的散熱,還有重力波對平流圈界面的擾動等。
因為內部核心的超高壓,及從大氣層低溫到近內核高溫的溫度變化,天王星和海王星的星球核心除了大量的冰之外,還可能附著著一層堅固的鑽石。
幾十年後婚慶公司的廣告詞或將變成:愛她,就帶她去看鑽石雨。
波濤涌動的鑽石海洋
過去三十年間,科學家們一向認為只有海王星與天王星上會有鑽石雨,而大氣中甲烷含量分別只有 0.5% 和 0.2% 的木星與土星很難形成鑽石結晶。
可根據 2013 年 NASA 噴氣推進實驗室成員、美國威斯康星大學麥迪遜分校的 Kevin Baines 和來自加州特種工程研究所 Mona Delitsky 的最新研究,木星和土星上具備了鑽石形成的條件:基礎元素和大氣溫壓,巨型閃電雷暴,以及極可能是甲烷分子分解成煤灰狀碳顆粒的紅外觀測區域。
Baines 認為與「冰巨星」不同的是,木星和土星核心具有超高溫,這意味著: 在這兩個行星的深處,應該有穩定的鑽石;而且在海拔低於鑽石穩定態的區域,壓力和溫度非常高,能將鑽石融化,會形成一片液態碳組成的鑽石海洋。
我們現在知道,固體鑽石所承受的最高限溫是 8000 K,如果高出這個溫度,鑽石就會融化。
而且,對於土星和木星內部的壓力和溫度分布,我們也能夠測量得更加準確了,這兩個情況結合在一起,首次向我們表明:
固體鑽石可能存在於兩顆行星大範圍的縱向區域中。
科學家還進行過模擬測試,把一粒 1/10 卡的鑽石用激光以高壓轟擊,在 4000 萬倍零海拔壓力的作用下,成功使鑽石變成液態。當壓力降至大氣層壓力的 1100 萬倍,溫度降低至 50000℃,固體成塊的鑽石便開始形成。奇妙的是,當溫度降至形成固態鑽石的狀態下,固態鑽石並未沉下去,而是漂浮在液態鑽石的頂層,就像是鑽石冰山一樣。
這意味著木星和土星內核巨大的流動的鑽石海洋上,可能還漂浮著或大或小的鑽石冰山,在氣態行星表面高速呼嘯的颶風中以我們難以想像的影像存在著。
一整顆鑽石的星球
在距離地球 50 光年的地方,存在著一顆超級大鑽石:BPM 37093,位於半人馬座的白矮星。
它的核心存在著一顆 1 x 100000…(一共有 34 個 0 ) 克拉的鑽石,其直徑達 4000 公里。
這顆星星還有個別名叫做「露西」,是天文學家根據披頭士的《天空中那是戴著鑽石的露西》命名的。露西內部密度很高,結晶化形成的碳晶體結構的密度比地球上的鑽石高百萬倍,可謂是一種緊密的超級鑽石。
白矮星是什麼?就是由「太陽」那樣的恆星燃燒盡了所有的核燃料死亡後形成的星星,死亡的恆星溫度降低,加上內部強大的壓強使上面的碳結晶。
比如已變成白矮星的奧特曼母恆星(大霧)50 億年之後,我們的太陽也會蛻變成一顆白矮星,再過 20 億年,人類今日生存的太陽系中心將只剩一顆超級大鑽石。
失去了灼熱的光,無法孕育生命,亦無人去顧及這顆「鑽石」的珍貴价值。
不過彼時,我們這種脆弱渺小的碳基生物,應該早已化為宇宙的塵埃歷經萬萬千千次輪迴了吧。
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