长期以来，科学家们认为一种被称为“钻石雨”的奇特现象会发生在冰质巨行星的内部，但近期研究表明，这种现象可能比之前认为的更加常见。
一组研究人员对类似海王星和天王星这样的系外冰巨星中发现的物质进行了实验，发现氧气的存在增加了钻石形成的可能性，而且可以在低温和高压下形成。
这意味着“钻石雨”可以在寒冷世界的极端条件下形成，并且有可能会贯穿冰巨星的内部。一些科学家认为冰巨星是太阳系外最常见的系外行星之一，而这项研究可能会改变我们对冰巨星的看法。
同样的实验还发现了一种奇特形式的水的形成，这可能有助于解释迄今为止困扰天文学家的天王星和海王星的磁场。
科学家团队基于之前对冰巨星内部条件和材料的研究，在它们形成时观察到了钻石雨。研究表明，海王星和天王星上的钻石可能体积很大，重量可能达到数百万克拉。
冰巨星没有固体表面，但向核心方向移动时密度会越来越大，这意味着在数千年的时间里，钻石可能会穿透冰层。它们会开始在行星的固体中心周围聚集，形成一层厚厚的钻石层。
* 哈勃太空望远镜拍摄的天王星和海王星
此外，研究小组还发现了一种奇特的水的存在形式，称为“超音速水”，有时被称为“热黑冰”，它与钻石一起形成。
“超音速水”存在于高温高压下，在这种情况下，水分子与氧分子分解，形成一个氢原子核。氢核是带正电荷的，这意味着“超音速水”可以传导电流，从而产生磁场。这就能解释天王星和海王星周围的异常磁场。
SLAC科学家、团队成员西尔维娅·潘多菲在一份声明中说：“我们的实验证明了这些元素是如何改变冰巨星上钻石形成的条件的。如果我们想要精确地模拟行星，那么我们需要尽可能还原行星内部的实际组成。”
SLAC部门主任齐格弗里德·格伦泽解释说，像冰巨星这样的行星内部的情况很复杂，因为有许多化学物质会影响钻石的形成。
尽管该团队开始他们的模拟实验时使用了一种由氢和碳混合而成的塑料材料，这些元素通常在冰巨星中发现，但在最近的迭代中，这种材料被PET塑料取代了。我们在地球上熟悉PET在包装容器中的用途，它可以用来更准确地复制在冰巨星的条件。
物理学家、罗斯托克大学教授多米尼克·克劳斯说：“PET在碳、氢和氧之间有很好的平衡，可以模拟冰行星的活动。”
除了发现钻石形状区域增长到大约几纳米宽的尺度外，科学家们还发现，PET中氧的存在意味着纳米钻石在较低的压力和较低的温度下增长，比以前看到的更低。
“氧气的作用是加速碳和氢的分裂，从而促进纳米钻石的形成，”克劳斯说，“这意味着碳原子可以更容易结合，形成钻石。”
这项研究可能会为制造1微米以下钻石的新方法指明方向，这种钻石被称为“纳米钻石”，当PET塑料受到激光驱动的冲击压缩时，就可以生产出纳米钻石来。
“这意味着钻石可能无处不在。”格伦泽说，“如果它发生在比以前更低的压力下，则意味着这一过程也可能在天王星、海王星及土卫六等一些卫星的内部出现，因为这些天体中都含有碳氢化合物。”
SLAC的科学家和团队合作者本杰明说：“目前制造纳米钻石的方法是用炸药将一堆碳或钻石炸开，这就产生了各种大小和形状的纳米钻石，但是很难控制。我们在这个实验中看到的是同一物种在高温高压下的不同反应。”
他补充说，激光生产可以提供一种更清洁、更容易控制的方法来生产纳米钻石。“如果我们能设计出改变反应性的方法，我们就能改变它们形成的速度，从而改变它们的大小。”他继续说。
纳米钻石在医学上有丰富的潜在应用，包括药物输送、非侵入性手术和医疗传感器，以及在不断增长的量子技术领域也有应用。这意味着科学家的发现可能具有重大实际意义。
参与这项研究的科学家现在将尝试使用含有乙醇、水和氨等化学物质的液体样本进行实验，这些化学物质是冰巨星的主要成分，以便更好地了解这些寒冷世界的冰冻大气下发生了什么。
SLAC的科学家兼合作者尼古拉斯·哈特利说：“事实上，我们可以在非常快、非常小的范围内重现这些极端条件，以观察这些过程是如何发生的，这令人兴奋。这让我们比以往任何时候都更接近了解这些行星的全貌，但仍有更多的工作要做。”
（科幻世界 独家编译）
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