新闻资讯 · 2022年 9月 4日

【Telegram中文版】总编辑圈点|模拟系外冰巨星中“钻石雨”现象,实验发现塑料瓶生成纳米钻石新方式【Telegram中文官网】

科技日报实习记者 张佳欣

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像海王星和天王星这样的行星内部真的会下“钻石雨”吗?为了找出答案,德国德累斯顿-罗森多夫赫尔姆霍兹中心(HZDR)、罗斯托克大学和法国联邦理工学院领导的一个国际团队开展了一项新颖的实验,证实了他们早先的观点:在太阳系外围的冰巨星内确实会下“钻石雨”。同时,这项实验还发现了一种生产纳米钻石的新方式。研究成果发表在最新一期《科学进展》杂志上。

总编辑圈点|模拟系外冰巨星中“钻石雨”现象,实验发现塑料瓶生成纳米钻石新方式

实验中用激光射击了一张简单的PET塑料薄片。撞击箔状材料样品的强激光闪光将其短暂加热至6000℃,从而产生冲击波,在几纳秒内将物质压缩至大气压的数百万倍。科学家们能够确定微小的钻石,即所谓的纳米钻石是在极端压力下形成的。
图片来源:德国德累斯顿-罗森多夫赫尔姆霍兹中心

海王星和天王星等冰态巨行星内部的温度非常高,可达几千摄氏度,压力是地球大气层的数百万倍。冰巨星不仅含有碳和氢,还含有大量的氧。研究人员发现,用于制造普通塑料瓶的PET树脂,在碳、氢和氧之间有很好的平衡,可模拟冰巨星上的活动。

在实验中,研究人员对冰巨星内部进行了简单模拟:用强大的激光照射到一张简单的PET塑料薄片上,瞬间就将其加热到6000℃,并产生可达大气压100万倍的冲击波,在几纳秒内将物质压缩。研究人员发现,这种极端压力产生了微小的钻石,也就是所谓的纳米钻石。

该团队利用直线加速器相干光源(LCLS)X射线激光器进行了实验,用它来分析当强烈的激光击中PET薄膜时会发生什么,是否产生了纳米钻石以及钻石生长的速度和大小。

HZDR物理学家、罗斯托克大学教授多米尼克·克劳斯说:“氧气的作用是加速碳和氢的分解,促进纳米钻石的形成,这意味着碳原子更容易结合形成钻石。”这进一步支持了这样一种假设,即钻石真的会像雨点一样落在冰巨星内部。这种现象可能不仅存在于天王星和海王星,也存在于银河系中无数其他行星上。

研究小组还发现一个线索:氧气与钻石结合,应该会产生一种不寻常的超离子水,它可帮助创造出冰巨星的磁场。但他们还无法明确地在实验中证明钻石混合物中存在超离子水。

除了证实早前发现,新实验还为定制生产纳米级钻石开辟了前景。这种钻石可用于磨料和抛光剂中,未来还能用于高灵敏度的量子传感器、医用造影剂和高效反应加速器。

总编辑圈点:

植物的这套防御机制确实高效且强大。尽管没有专门的免疫细胞,植物看似防御薄弱,但它们体内的每个细胞都能在关键时刻挺身而出,调整自身的优先级,产生更多的作战蛋白质,与敌军厮杀。有意思的是,它们还会“事了拂衣去,深藏功与名”,在危险解除之后,又能恢复正常的“和平模式”,继续把精力放在生长上。植物对抗感染,仿佛轻松就把握了“防御”和“生长”两者资源分配的平衡。这是人类在设计植物、动物抗病方案时需要学习和借鉴的。