大家都知道,钻石实际是由一种地球上很常见碳元素所构成。碳原子的外层都有4个电子,在地球内部高温高压的环境下,碳原子会组成一种拥有特殊结构的晶体,在它的内部,每个碳原子都会与邻近的4个碳原子形成价键,如下图所示。


海王星为什么不是最冷的行星(海王星明明是一颗气态行星)(1)

这种晶体就是钻石的原身——金刚石,可以看到,在金刚石的内部是没有自由电子的,各个碳原子之间的结构非常的紧密,因此造就了它极大的硬度,在经过后期加工以后,金刚石就变成了各种璀璨夺目的钻石。


海王星为什么不是最冷的行星(海王星明明是一颗气态行星)(2)

在我们地球上,钻石的价值不言而喻,一粒稍大一点的钻石往往都是价值连城的宝贝,然而你可能不知道的是,在太阳系里距离地球只有45亿公里的位置,有一颗星球,它居然拥有一片辽阔的钻石海洋。

这颗星球就是我们熟悉的海王星,看到这里可能有人会奇怪了,海王星明明是一颗气态行星,为什么会拥有一片辽阔的钻石海洋呢?今天我们就来讲一下。


海王星为什么不是最冷的行星(海王星明明是一颗气态行星)(3)

随着人类探索过程的不断加深,海王星对于现在的我们而言已经不再陌生,根据已经掌握的观测数据,海王星的大气成分主要是氢、氦以及甲烷,其中甲烷因为较重而大量集中在大气层的下层,它们就是海王星上钻石海洋的来源,下面我们来看看这些甲烷是怎么变成钻石的。

相关实验结果显示,超过1000摄氏度的高温,甲烷就会分解成氢气和炭黑(反应方程式为:CH4 高温 = C 2H2)。海王星拥有太阳系最强的风暴,其风速可高达2100公里/小时,并伴随着大量的闪电,这些闪电所产生的高温会不时地将甲烷分解。


海王星为什么不是最冷的行星(海王星明明是一颗气态行星)(4)

反应发生后,其生成的炭黑将会往下沉降,在这个过程中,它们会随着气压的增加而逐渐固化,当下降到距离海王星表面大约7000公里处时,不断升高的压强和温度就会促使这些碳黑形成钻石,从而形成了壮观的钻石雨。然而这还没完,在钻石雨的沉降过程中,随着压强和温度的进一步提升,这些钻石还会转变成液体。

科学家推测,就像木星一样,虽然海王星是一颗气态行星,但是在它厚厚的大气之下,也有一颗岩石核心,也就是说,这些由高温高压形成的钻石液体最终会覆盖在海王星的岩石核心上面,日积月累之下,这里就形成了一片辽阔的的钻石海洋。


海王星为什么不是最冷的行星(海王星明明是一颗气态行星)(5)

在大约三十年以前,就有科学家就提出了上述理论,但由于科技的限制而无法去验证其真实性。在多年以后的今天,科学家已经基本确定,海王星很可能真的拥有一片辽阔的钻石海洋,因为相关理论已得到证实。

研究人员在斯坦福线性加速器中心实验室,模拟了一个与海王星高度相似的环境,他们利用高能激光模拟海王星的闪电,在高压的环境中,当高能激光打在用于模拟甲烷的碳氢化合物(聚苯乙烯)上时,在极短的时间内,就生成了纳米级的钻石。除此之外,相关研究人员还在更高的压强下,通过高能激光的轰击,成功地将细小的钻石转变成了液体。


海王星为什么不是最冷的行星(海王星明明是一颗气态行星)(6)

值得一提的是,由于天王星、土星以及木星都与海王星有着不同程度的相似结构,因此科学家推测,在这些气态行星的内部,也很可能拥有一定规模的钻石海洋。遗憾的是,以人类目前的科学技术,尽管这些钻石海洋“近在咫尺”,我们也只能“望洋兴叹”。


好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见`

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