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钻石,在宇宙深处Comments>>

发表于 2009-06-24 11:02 | Tags 标签:, , , ,

 

有人说,钻石是天神滴落的眼泪;有人说,钻石在风云雷电中诞生。仰望星空的时候,你是否觉得璀璨的群星仿佛碎钻一样撒在天空中?代表着永恒的爱情,至坚至硬,璀璨生辉的钻石和那神秘莫测,浩瀚无边的宇宙有什么关系么?宇宙中,可真的有钻石的身影?

钻石雨

如果有人说天上会下钻石雨,你肯定会觉得那是天方夜谭。不过据科学家推测,海王星和天王星的大气层里,就会下“钻石雨”

海王星是离太阳的第八颗行星,个头上是地球的四倍,而质量大概是地球的17倍。科学家们发现,海王星的外大气层里含有氢和氦,而这底下,则存在着大量的甲烷,大概占大气层的百分之十到十五。从地球上看,海王星泛着美丽的淡蓝色光,正是由于甲烷吸收了太阳的红光而造成的

海王星的大气和我们地球大气层完全不同,它的底部十分的紧密和炎热。据推测,它的深层大气温度可达2000摄氏度以上,而压强可达地球大气压强的三到五倍!在这样的条件下,科学家在实验中发现,甲烷结构会被分解,里面的碳元素很可能结晶成细小的钻石颗粒。他们推测,海王星上这样的过程正在进行,而这些钻石形成后受重力作用,就会向海王星的核心部分落去,如落毛毛细雨一般。

2008年底最新的一项实验表明,在巨大的压力下,钻石也会熔化,变成液态碳。就像水在常压零度有冰水混合物一样,在温度七千摄氏度,八千大气压的特殊状态下,碳会以钻石,bc8,和液态的三种形态共存。而海王星靠近核心内部的温度和压强就处在这样的状态,所以随着海王星的核心部分密度越来越高,压力和温度越来越大,“钻石雨”很可能就熔化成了“钻石海”。

钻石尘

1981,一些研究陨石的科学家刨开了一颗坠落在南极洲的铁陨石。在这颗陨石里,他们惊讶的发现了细小钻石的存在。因为这些钻石只有一到十纳米大小,肉眼根本看不到,所以它们被称之为“钻石尘埃”或者“纳米钻石”。科学家猜测,这些钻石产生于小行星带外的一次灾难性撞击。后来1987年发现的另外一颗陨石上也发现了类似的钻石尘埃。而这次不同的是,在这些微小的晶体中还发现了地球上不存在一种同位素混合的惰性气体。这表明,它的源头很可能来自太阳系之外!

在这些外太空来客里,有一部分已经被确定形成于太阳系形成之前,它们被称为前太阳钻石(presolar diamond) 。 前太阳钻石的形成至今没有定论。它可能有多种来源,研究者也做了大量的模型来试图模拟前太阳钻石的形成。比如有人认为它们源于超新星爆发,有人认为是从富 碳巨星(C rich giant)而来,有人则认为它们来自宇宙中的气相沉积(vapor deposition),还有人认为他们是双星系统中的白矮星从富碳伴星吸收了物质之后爆发成超新星的产物。

后来,美国的一些科学家用哈勃太空望远镜和来自国际紫外线探索卫星的数据来研究一些藏在太空尘云后面的星星的 时候,发现得到的紫外线光谱和陨石中的钻石尘埃的几乎完全一致。通过反复的测量,他们得出结论,太空中的尘云里就含有大量的钻石尘埃。由于钻石尘埃在形成 以后会很难分解破坏,它们在太空里会慢慢积累起来。他们推测整个银河系有10^35吨的钻石尘埃,比整个太阳系的质量还要重得多!

可惜这些钻石实在太小了,我们无法看到。想象一下,如果我们生了一双能看到纳米钻石的眼睛,在我们面前的星空将是多么的壮观啊!

钻石星

世界上目前为止所发现的最大的钻石有多大?也许你会猜是那重530克拉的非洲之星?其实最大的钻石很可能不在地球上,而在天上。科学家猜测,一颗被命名为“BPM37093”的白矮星已经慢慢化成了一颗重达100 亿×1 万亿×1 万亿克拉地球大小的的"钻石"巨星!实在是难以想象?这让人不得不怀疑,这颗星星难道是上帝准备用来向谁求婚的戒指吗?

这颗星星属于白矮星,一般来说,太阳一类的恒星都会在漫长的历史中最终结束自己发光的生命,膨胀成一颗红巨星。然后它以核聚变的方式燃烧自己的氦,制造出越来越多的碳和氧。当能量继续耗尽的时候,它会失去气体外壳,仅留下中间的白色热核,成为一颗白矮星。

当白矮星的内部冷却到一定温度的时候,它的内部将会结晶。一个经典的问题是,当白矮星冷却后,将不储存任何一丝热量,因此,这颗巨钻理论上来讲应该很难被探测到的。然而,2004年天文学家米特卡弗等人在进行研究后发现,当一颗白矮星还没有彻底冷却的时候,在它的表面还能探测到脉动的频率,虽然此时此刻,在它的内部,已经开始结晶化。这时就可以用一种与用地震仪研究地球内核类似的方法来研究白矮星的内部。这种白矮星结晶化的结果被普遍认为形成了碳(有时还有氧)立方晶体结构,就和钻石的晶体结构一样!

通过给这颗白矮星号脉,得出的数据表明,“BPM37093”的内部已经凝固成碳/氧结晶晶体。后来人们纷纷把它比喻成一颗天然巨钻。不过值得一提的是,白矮星的内部密度很高,结晶化形成的碳晶体结构的密度比地球上的钻石高百万倍,可谓是一种紧密的新钻石


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37 Responses to “钻石,在宇宙深处”

  1. rpli说道:

    其实,这些都来自于圣斗士,钻石星尘~~~

  2. MILESJ说道:

    如果我们能向宇宙进军,钻石将和石头一样普通,而具有某些特性的石头,比如能量石将成为新的焦点。

  3. woodenman说道:

    他们推测整个银河系有1035吨的钻石尘埃,比整个太阳系的质量还要重得多!

    太阳系的质量得多大?

  4. alanljw说道:

    1035吨?
    地球都比他重

  5. perry说道:

    “碳会以钻石,bc8,和液态的三种形态共存”
    什么是bc8?

  6. Marco Leong说道:

    "他们推测整个银河系有1035吨的钻石尘埃"应该是10的35次方吧?

    另外同楼上的疑问,bc8是啥?有必要解释一下哦

  7. 89度热水说道:

    1035吨?
    芙蓉姐姐都比他重

  8. 圆儿说道:

    是10的35次方,编辑的时候不知道怎么回事,次方显示不出来,现在用了10^35代替。
    bc8是一种碳的相态,以前只在理论上说它存在,这里讲的这个实验第一次在实验中得到bc8。它也是一种固态,但是和diamond不一样,有兴趣的话可以看看这篇文章,里面提到了bc8

    Structure and properties of supercubane from density functional calculations,Chemical Physics Letters, Volume 293, Issues 3-4, 28 August 1998, Pages 284-288

  9. wahaha说道:

    1035吨?10的35次方吨吧~
    今天又学到了新的知识,回去给小盆友们学学。

  10. 杨友三说道:

    可惜在上海。。。

  11. Metaverse说道:

    满宇宙的钻石星尘……甲烷在海王星气压作用下形成钻石,是不是跟它正四面体的分子结构有关……两个甲烷分子去掉氢原子直接串在一起了?还有,白矮星结晶化的碳,这个结构跟钻石一样的话,为什么还叫“立方”晶体结构呢?

    • 圆儿说道:

      第一个问题,我不清楚,但是推测不像,因为甲烷是CH4,C-H化学键破坏以后再形成C-C键结构应该会发生变化;第二个问题,钻石晶体结构是fcc (face-center cubic),翻译过来应该是“面心立方晶体结构”,是立方晶体结构的一种。四面体结构应该不算是官方叫法,但是和这种面心立方晶体结构是一回事。

      • tei说道:

        金剛石結構是FCC的一種吧姐姐……甲烷形成鉆石是因為鉆石是碳單質的最穩定形式,這確實應該歸功于四面體結構,但不是甲烷的四面體結構,而是金剛石的四面體結構。

      • 路过说道:

        记得钻石是面心立方的结构……

      • 圆儿说道:

        啊,露了个怯,fcc和bcc总弄混。改过来了。

  12. ahzee说道:

    理论上,你接一招圣斗士冰河的钻石星尘,回家洗洗伤口就有许多钻石.....

  13. CrazyLemon说道:

    石头也有高低贵贱之分了....

  14. 披上松鼠皮说道:

    你的专业好像。。。跳过界了

  15. mingtianjiechu说道:

    bc8是什么?

  16. bozi说道:

    钻石能当饭吃吗?
    钻石能制造氧吗?
    不就是颗石头嘛.

    • hughdu说道:

      钻石能让你女朋友更爱你,然后蜕变成你老婆。再然后你的DNA就传递下去了。

  17. qqq123026689说道:

    钻石是钻石,金刚石是金刚石。
    不要把二者混淆了
    全都错啦
    错,错,错

    • DAQ说道:

      SORRY,金刚石就是钻石。确切的说,用课本的名词解释说——钻石,又称金刚石,也称为金刚钻。成分是C,也就是碳。
      无论是天然的还是人工合成的,都是一个,除非人工合成中加入别的,那也不能真正称为钻石——成分C了

  18. 仙人掌说道:

    “个头上是地球的四倍,而质量大概是地球的17倍”

    我想知道“个头"是怎么回事.要知道半径的四倍和体积的四倍可很不一样,个人觉得用“个头”这个词可能模糊了点,没有体现出 "the exact science"

  19. 龙行天下说道:

    物以稀为贵,当钻石真的有一天像石头一样普遍时就不值钱了.

  20. Still饭特稀说道:

    长见识啦 呵呵~~

  21. 笑看天下说道:

    龙行天下 说:
    2009-06-30于17:42
    物以稀为贵,当钻石真的有一天像石头一样普遍时就不值钱了.

    如果真有那么一天,你可以想像你家的房子是什么盖起来的了!
    乍眼一看绝对,爽

  22. 米色米雅说道:

    说实在的,很想看看那颗白矮星被点燃的样子~必定壮观~

    • biohu说道:

      白矮星被点燃就变成了Ia型超新星,是超新星中最亮的。

  23. Todd说道:

    白矮星的内部密度很高,结晶化形成的碳晶体结构的密度比地球上的钻石高百万倍??那要是搞点戴在脖子上岂不是把脖子勒段了~~呵呵

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