钻石雨(土星和木星等行星上的自然现象)

钻石雨，是指一种由于高温高压将甲烷中的碳压缩成钻石降落下来的自然现象。太阳系的土星、木星、天王星、海王星均有此现象。

2013年，美国科学家莫纳·德里斯基等人通过研究发现，木星和土星充斥大量的甲烷，而强闪电可把甲变成煤灰型态的碳，煤灰在沉降的过程中固化成石墨，然后在高温高压的作用下，变成钻石。2022年，德国罗斯托克大学教授多米尼克·克劳斯等人通过研究发现，在太阳系外围的天王星、海王星等冰巨星内，会有钻石雨现象。2024年1月9日，美国SLAC国家加速器实验室Mungo Frost等人的研究成果表明，压缩的碳化合物可以在研究人员未曾想到的温度下变成钻石，这一发现可证实“钻石雨”是冰巨星上的一种常见现象。在太空中已确认有1900多颗行星存在钻石雨。

现象描述

在天王星、海王星等冰态气态巨行星的天空上布满了钻石，它会像雨点一样落下，从而形成钻石雨。

另外，土星和木星等气态巨星每年会下1000吨直径平均达到1厘米钻石雨。不过，不同于天王星和海王星核心处能形成稳定的钻石，土星和木星的核心温度太高，钻石雨持续降落后，其极端的高压高温会把它慢慢熔化，最后会形成一片液态钻石“海洋”。

2024年1月9日，美国SLAC国家加速器实验室的Mungo Frost等科研人员，发表于《自然-天文》上的一篇题为《结冰行星内部条件下碳氢化合物的钻石沉淀动力学》的研究成果表明，钻石雨是冰巨星上的一种常见自然现象。

据研究人员计算，在已确认的约5600颗系外行星中，有1900多颗存在钻石雨。

形成机理

钻石是在高温高压条件下，将碳压缩成闪亮的超硬晶体。在拥有丰富气体甲烷，同时伴随高温高压的行星上，其大气层会产生强闪电；闪电会击穿甲烷，将其变成煤灰型态的碳；煤灰在沉降的过程中固化成石墨；然后在高温高压的作用下，会变成钻石；钻石增多的情况下，能形成钻石雨。科学家预测，土星、木星降下的钻石雨，每年可以产生出1000吨的钻石，这些钻石的直径平均能达到1厘米。

研究历程

1980年代，有科学家通过研究发现，在天王星和海王星核心处存在稳定的钻石，而木星和土星则被认为是太热了，或条件不适合而无法让固体钻石降落下来。天王星和海王星内核由于太冷而不会融化钻石。

到了2013年10月15日，美国加利福尼亚州专业工程行星科学家莫纳·德里斯基，和威斯康星-麦迪逊大学的凯文·拜恩斯等人在分析大气数据后发现，木星和土星也拥有钻石生成的两大条件：高温和高压，而且每年产量极其丰富。这两名科学家指出，这两颗星球充斥大量的甲烷，而强闪电可把甲烷变成煤灰型态的碳，煤灰在沉降的过程中固化成石墨，然后在高温高压的作用下，变成钻石。不过，由于土星和木星的核心温度太高，钻石持续降下后，极端的高压、高温会把它慢慢熔化，最后形成一片液态钻石“海洋”。

2022年9月，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科研团队，发表于《科学进展》杂志上的一篇研究成果表明，在太阳系外围的冰巨星内，会有“钻石雨”现象。同时，这项研究还发现了一种生产纳米钻石的新方式。

2024年1月9日，美国SLAC国家加速器实验室的Mungo Frost等科研人员，发表于《自然-天文》上的一篇题为《结冰行星内部条件下碳氢化合物的钻石沉淀动力学》的研究成果表明，压缩的碳化合物可以在研究人员未曾想到的温度下变成钻石，这一发现可证实“钻石雨”是冰巨星上的一种常见现象。