最新的实验显示海王星和天王星内部有直径的雨

2020-07-03 11:08 来源:新浪科技

据国外媒体报道,在海王星和天王星的太空深处,可能正在下着钻石雨。目前,科学家已经提出最新实验证据,证实钻石雨是如何实现的。

根据国外媒体报道,海王星和天王星的深处可能正在下雨。目前,科学家们已经提出了最新的实验证据来证明DIA的降雨是如何实现的。新浪科技新闻北京时间7月3日,据国外媒体报道,在海王星和天王星的深空,可能会下雨。目前,科学家们已经提出了最新的实验证据来证明DIA的降雨是如何实现的。

有一种假说认为,海王星和天王星表面下数千公里的高温高压环境会分裂碳氢化合物,碳会压缩到直径,并沉入行星的内核。

在最近的实验中,斯坦福国家加速器实验室的线性加速器相干光源(LCLS)X射线激光器被用来精确地测量这种“直径雨”是如何发生的,并且发现碳将直接转化为晶体直径。

等离子体物理学家迈克邓恩解释说,这项研究提供了一种非常困难的模拟计算的数据:两种元素的“混溶性”或它们混合时是如何结合的。我们观察了这两种成分是如何分离的,就像沙拉酱又被分离成油和醋一样。

海王星和天王星是太阳系中最不为人知的行星。他们的距离很远,这让他们望而生畏。到目前为止,只有航海家2号太空探测器接近过他们,并且只飞过一小段时间,而不是执行长期任务。

事实上,像海王星和天王星这样的冰巨星在银河系中非常常见。根据美国宇航局的观测数据,银河系中的冰巨星数量是类木星的10倍。

因此,了解太阳系中的冰巨人对于分析行星如何在星系中演化非常重要。为了更好地理解它们,我们需要知道在安静的蓝色外壳下发生了什么。

我们知道海王星和天王星的大气主要由氢和氦以及少量甲烷组成。在这些大气下,一种由水、甲烷和氨等“冰物质”组成的超高温超高密度流体包裹着这颗行星的内核。

几十年前,计算实验表明,在足够的压力和温度下,甲烷可以分解成二氧化硫,表明二氧化硫可以在这种高温致密的物质中形成。

此前,德国物理学家多米尼克克劳斯在美国斯坦福直线加速器中心进行了一项实验,并通过x光衍射证实了实验结论。目前,克劳斯和他的同事已经把他们的研究向前推进了一步。

克劳斯说:“我们现在有了一种非常有希望的基于x光衍射的新方法。我们的实验提供了重要的模型参数。在以前的实验中有许多不确定性。随着近年来系外行星的发现。这变得越来越不重要。”

在实验室里复制这个巨大星球的内部结构是一个挑战。研究人员需要一些精密的设备,比如线性加速器相干光源,以及一种物质来复制这个巨大星球的内部。因此,研究小组使用碳氢化合物聚苯乙烯(C8H8)代替甲烷(CH4)。

实验的第一步是对材料进行加热和加压,从而复制地下10000公里处海王星的内部环境:光激光脉冲在碳氢化合物聚苯乙烯中产生冲击波,将材料加热到约4727摄氏度,从而形成强大的压力。

克劳斯说:“我们在实验室创造了15万兆帕的压力,这相当于把250头非洲象的重量放在拇指指甲上所产生的压力。”

在之前的实验中,我们使用了X射线衍射来检测材料,这对于晶体材料非常有效,但是对于非晶分子不那么有效,因此形成的图像是不完整的。目前,在最新的实验中,研究小组使用了另一种方法来测量X射线如何散射聚苯乙烯中的电子。

这使得他们不仅可以观察碳转化为DIA的过程,还可以观察样品的其他部分发生了什么,这些部分分裂成氢,几乎没有剩余碳。

克劳斯说:“目前,在冰巨人的例子中,我们知道当碳被分离时,几乎完全形成了直径,并且没有任何形式的流体转变。”

这非常重要,因为海王星有一些非常奇怪的现象,它的内部温度比它应该的要高得多。事实上,它释放的能量是吸收太阳的2.6倍。

如果它是直径,它将比周围的材料更致密。这些直径像雨滴一样以粒子的形式落入地球内部。它们可以释放重力能量,并将其转化为DIA与周围物质摩擦产生的热量。

这个实验表明,我们不需要另外的解释,至少现在不需要。同时,这项研究证实了一种可以“探测”太阳系其他行星内部结构的方法。

克劳斯说:“这项技术帮助我们完成有趣的实验,否则我们很难发现巨型行星的内部结构和机制。例如,我们可以深入了解木星和土星等气态巨行星中的氢和氦,以及它们在极端条件下是如何混合和分离的。这是研究行星和行星系统进化史的一种新方法,也为未来聚变能产生的研究提供了实验依据。”目前,这份最新的研究报告发表在最近出版的《自然通讯》杂志上。