文 ｜ 李木子
科學家用強大的激光沖擊波制造出小鉆石。圖片來源：Shutterstocktonkid
用強大的激光對塑料進行爆破可以產(chǎn)生微小的鉆石。在行星內(nèi)部高溫高壓環(huán)境下也可能發(fā)生類似的過程，這有助于解釋天王星和海王星為何如此怪異。
此前，研究人員已經(jīng)能夠通過向碳和氫的混合物發(fā)射激光來制造納米鉆石，但這需要極高的壓力。美國加州SLAC國家加速器實驗室的Siegfried Glenzer和同事發(fā)現(xiàn)，通過使用一種含有碳、氫和氧的名為PET的簡單塑料——通常用于制造瓶子和其他容器，他們可以在不那么極端的條件下制造鉆石。
相關(guān)研究成果9月2日發(fā)表于《科學進展》。
當研究人員向塑料發(fā)射強大的激光時，塑料被加熱到3200℃至5800℃，激光脈沖產(chǎn)生的沖擊波將塑料的壓力提升到72吉帕斯卡——相當于地核壓力的1/5。這將氫和氧從碳中分離出來，只留下直徑幾納米的微小鉆石和一種名為超離子水的水，后者比普通水更容易導電。
Glenzer說，與之前使用其他材料進行的實驗相比，這一過程是在較低壓力下發(fā)生的，并且像PET一樣，巨型行星的內(nèi)部也含有氧、碳和氫。
“這意味著鉆石可能無處不在。”Glenzer說，“如果它發(fā)生在比以前更低的壓力下，則意味著這一過程也可能在天王星、海王星及土衛(wèi)六等一些衛(wèi)星的內(nèi)部出現(xiàn)，因為這些天體中都含有碳氫化合物。”
這些鉆石在海王星的地幔中形成，然后向地核下沉，在這個過程中產(chǎn)生摩擦和熱量，這可以解釋為什么這顆行星異常炎熱。而在天王星內(nèi)部，鉆石形成過程中遺留下來的超離子水可能正在傳導電流，這可能與其磁場的奇怪形狀有關(guān)。
Glenzer說，下一步，研究人員將在納米鉆石形成后收集它們。類似的材料已經(jīng)應用在工業(yè)研磨過程中，可以用于許多科學應用，但通常是通過引爆炸藥來實現(xiàn)的。
“在其他實驗中，必要的壓力要高得多，條件非常極端，以至于鉆石最終會解體。” Glenzer說，“現(xiàn)在我們已經(jīng)找到了一種在較低壓力下生產(chǎn)鉆石的方法，可能有機會真正收獲鉆石。”
相關(guān)論文信息：
https://doi.org/10.1126/sciadv.abo0617
