鑽石在地球上相對罕見,但也許在其他星球上,它們會相當普遍,俯拾即是,甚以像泥土一樣毫無價值。天文學家認為,在太陽系形成初期,要是碳的分子稍微多一點的話,就可能出現鑽石星。現在正透過NASA的哈伯太空望遠鏡、TESS巡天衛星 和克普勒望遠鏡等太空任務,來尋找是否真的存在這樣的特殊行星。

最近發表在《行星科學雜誌》上的一項新研究指出,我們行星上礦物的豐富程度,大致是由太陽系形成初期的氣體雲所決定的,當恆星和行星在形成時,它們是從同一片氣體雲中形的,因此成份差異不大。我們的太陽屬於碳氧比例較低的恆星,我們地球也差不多,我們的地殼主要是由矽酸鹽類的氧化物礦石組成,使得金剛石(鑽石)的含量非常少(地球的金剛石含量約為0.001%)。

但是,假如某個太陽系,它們的碳氧比例較高,那麼行星就可能有更多的碳。美國亞利桑那州立大學地球與太空探索學院的艾倫‧薩特博士(Allen Sutter)與芝加哥大學的維塔利‧佩拉卡班克(Vitali Prakapenka)假設,如果原始的氣體雲裡,碳氧的比例高,再加上氫也很多的話,那麼就可能出現碳與水含量都高的原始環境,那麼這些富含碳的系外行星,可能在壓力作用下,轉化為鑽石和矽酸鹽為主的地殼,也就是說地殼的主要成份會是鑽石和二氧化矽類的礦物,這樣的星球,將是以寶石為主。

為了驗證這一假設,研究團隊進行了實驗,他們使用高溫和高壓,來實驗鑽石行星的演化過程。

首先,他們將碳化矽浸入水中,然後給予非常強的壓力,並以阿貢國家實驗室進行了雷射加熱,如此就模擬了高溫與高壓的環境。然後,為了監測碳化矽與水在高溫高壓下會否進行反應,他們同時進行了X射線測量,以確定內部反應。

結果,正如他們所預想的,在高溫和高壓的環境下,碳化矽與水發生了反應,變成金剛石和二氧化矽。

寶石星球聽起來很美麗,但是,這樣的行星可能不具備生命所需的特性,其中一個原因是,高碳的行星太難於具有地質活性,也就是沒有火山與板塊活動,而缺乏地質活動可能會使大氣成分過於單純而難以居住。

這項發現有助於我們瞭解行星的演化,也反思我們地球的環境是多麼的難得與可貴。艾倫‧薩特博士說:「不管是否適合居住,這都是幫助我們理解可能遇到的系外行星會是什麼情況。我們學得越多,我們就越有更多的資料與心理準備,來迎接未來的觀測資料,包括即將出發的韋伯太空望遠鏡,以及羅曼太空望遠鏡等未來任務的新數據,從而了解我們太陽系以外的世界。

文章來源:Diamond planets could be born from carbon-rich worlds – just add water

(中時新聞網)

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