土星和木星上的鉆石海洋

胡德良(譯)

研究人員宣布道：這聽起來就像是科幻小說，但是的確可能有多達1,000萬噸鉆石儲存于土星和木星上。

觀測到的證據(jù)表明，土星上的雷暴可以活躍地產生碳粒子；此外，新一輪室內實驗和模擬顯示了碳在極端環(huán)境下的特性。因此，兩位科學家產生了這樣的設想：土星和木星兩顆行星都有可能為鉆石的形成提供穩(wěn)定的環(huán)境。

“我們現(xiàn)在知道，固體鉆石所承受的最高限溫是8,000°K，如果高出這個溫度，鉆石就會融化。而且，對于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，”威斯康星大學麥迪遜分校的行星科學家凱文·貝恩斯（KevinBaines）說，“這兩個情況結合在一起，首次向我們表明：固體鉆石可能存在于兩顆行星大范圍的縱向區(qū)域中?！辈痪们?，在科羅拉多州丹佛市舉行的一次會議上，研究人員提交了這篇研究論文，貝恩斯是該論文的合作者。

根據(jù)較早期的理論，只有天王星和海王星才被認為是可以產生鉆石的行星。科學家們提出：那兩顆行星上的高溫和高壓或許能夠將大氣中的甲烷直接轉化為鉆石，然后降落到兩顆行星的內部。

據(jù)科學家們推測，土星和木星的溫度要低得多，甲烷也要少得多。因此，他們通常認為這兩顆行星不具備產生這些寶石的能力。

在土星的大氣中，大約有0.5%為甲烷；在木星的大氣中，只有大約0.2%為甲烷。然而，在天王星和海王星上，將近15%的大氣都是由甲烷構成的。

根據(jù)貝恩斯所說，“卡西尼”號太空船在土星的上層云團中發(fā)現(xiàn)過巨型閃電雷暴，在木星上也發(fā)現(xiàn)過同樣的閃電雷暴，這些巨型閃電雷暴可能是導致鉆石形成的主要事件。從紅外圖片上所看到的黑色風暴區(qū)域被認為是甲烷分子分解成碳的區(qū)域，這種碳極有可能就是煙灰顆粒。

這個新理論指出：一旦煙灰顆粒形成，非結晶碳就會在大氣中下沉，一直到達密度相同的高度，然后在不斷增加的壓力下轉化成為石墨；石墨繼續(xù)下降到土星更深層的大氣中，直到壓力和溫度不斷積累，將石墨轉化成為固體鉆石。

“這樣，每年會產生大約1,000噸鉆石。我估計，在30,000公里厚的含鉆層中，以這種方式形成的鉆石有大約1,000萬噸?！必惗魉拐f。

液體鉆石的海洋

在木星大氣的最深層，那里的環(huán)境非常極端，事實上鉆石有可能形成一個液體鉆石的海洋。貝恩斯說：“在鉆石融化的那一層之下，含有原子氫和電離氫的大氣變得極具破壞力，很可能那里的液體鉆石已被轉化成為其他材料了?！?/p>

然而，在天王星和海王星的內部，溫度要低得多，從來都達不到8,000°K，因而在這些比較遙遠的行星上，鉆石很可能永遠都不會融化。

“因此我們可以說，鉆石很可能會永遠地存在于天王星和海王星上，但不會永遠存在于土星和木星上。”加州帕薩迪納市加州特色工程處的行星科學家、研究論文的第一作者莫娜·戴麗特斯基（MonaDelitsky）說。

但是，亞利桑那大學的行星科學家威廉·哈伯德（William Hubbard）對這項研究中提出的碳化學過程表達了自己的懷疑態(tài)度。他認為，土星上的閃電雷暴所產生的煙灰太少，不足以形成鉆石，而且隨著飄落到更深層次的大氣中，煙灰很可能會被不斷增加的壓力和不斷升高的溫度破壞掉?！笆軣岫纸獾奶伎赡軆H僅跟氫一起形成一種溶液，但不會析出而成為鉆石?！惫抡f。

“鉆石冰山”

關于這些宇宙鉆石可能會有多大，都是基于推測的。戴麗特斯基認為，這些鉆石最初的大小可能只有一微米，就如同閃電產生的煙灰顆粒一般大。隨著下降到行星更深層的內部區(qū)域，這些顆粒逐漸增大，很像雨滴一般，最終形成起碼像豌豆一樣大的寶石……有些變得如此之大，甚至都可以稱之為“鉆石冰山”了！

“這些鉆石很可能要比納米級鉆石大得多，有可能是相當大的厚塊，你可以將其握在手中，”戴麗特斯基接著說，“在久遠的未來，機器人探測器將有可能到這些氣態(tài)巨星的大氣深處，去開采這些鉆石?！?/p>

這篇研究論文被提交到美國天文學會行星科學分會第45屆年會上。

(譯自：美國《國家地理》雜志網(wǎng)站 原著：AndrewFazekas)