科學家用塑膠模擬 推測許多行星下著「鑽石雨」

（中央社巴黎2日綜合外電報導）一群科學家利用常見的塑膠來模擬行星上可能出現的奇特「鑽石雨」，一般認為，天王星和海王星內部深處就存在這種現象。他們今天說，這種現象在宇宙中可能比原先以為的更普遍。

法新社報導，科學家先前推論，極端高壓和高溫會在天王星和海王星這兩顆「冰巨行星」表面下數以千計公里處，把碳和氫轉化為堅硬的鑽石。

如今一項刊登在「科學先端」（Science Advances）期刊上的新研究在碳氫混合物中加入氧氣，結果發現「鑽石雨」現象可能比先前以為的更普遍。

一般認為，天王星和海王星這類「冰巨行星」是太陽系外最常見的行星型態，這意味著宇宙裡可能到處都有鑽石雨現象。

德國HZDR研究實驗室（HZDR research lab）的物理學者克勞斯（Dominik Kraus）是這項研究的共同作者之一，他說，鑽石雨和地球上的雨非常不同。

他解釋，一般認為行星表面下是「熱而稠密的液體」，鑽石在那裡形成後，緩慢沉到上萬公里深處、可能與地球差不多大小的岩石核心，然後構成厚達數百公里以上的鑽石層。

這些鑽石可能不像市面上的鑽石那樣切成八心八箭又閃閃發亮，但克勞斯說，促使這些鑽石形成的力量與地球上類似。

研究團隊為了重現這個過程，使用經常拿來包裝食品和飲料的PET塑膠，其中就含有碳、氫、氧等必要混合物。

克勞斯說，研究員使用的是非常乾淨的PET塑膠，但「原則上這項實驗應該也可以用可口可樂的瓶子執行」。

接著，研究團隊在美國加州SLAC國家加速器實驗室（SLAC National Accelerator Laboratory），用高功率光學雷射來照射塑膠。

克勞斯說，極短但極亮的X射線閃光，讓研究員得以觀察到肉眼看不見的「奈米鑽石」（nanodiamonds）形成過程。

他說：「那些行星上存在大量的氧，確實有助於從碳中吸走氫原子，所以鑽石其實更容易形成。」

這項實驗可能指向一種製造奈米鑽石的新方法，這種鑽石在生活中應用愈來愈廣泛，例如藥物傳遞、醫療檢查、非侵入性手術和量子電子學。

SLAC國家加速器實驗室學者歐佛里-奧凱（Benjamin Ofori-Okai）也是研究共同作者，他說：「目前製造奈米鑽石的方法，是用炸藥去炸一堆碳或鑽石。雷射或許是一種更乾淨、更容易控制的製造方法。」

鑽石雨的研究仍只是假設，因為人類對太陽系最邊緣的天王星和海王星所知甚少。只有美國國家航空暨太空總署（NASA）的「旅行家2號」（Voyager 2）探測器曾在1980年代飛到這兩顆行星附近，當時傳回的資料目前仍用於研究。

已有一個NASA團隊打算針對天王星和海王星規劃新任務，可能於2030年代啟動。

克勞斯樂見這項發展，希望能藉此取得更多資料，就算要等上10年、20年也沒關係。（譯者：曾依璇/核稿：楊昭彥）1110903

發表在「科學先端」期刊的研究：

Diamond formation kinetics in shock-compressed C─H─O samples recorded by small-angle x-ray scattering and x-ray diffraction

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