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科学家破译太空神秘的“纳米钻石”矿物之谜

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发表于 2012-10-30 11:28:36 | 显示全部楼层 |阅读模式
2012年02月17日09:33腾讯科技


澳大利亚的科学家发现宇宙空间存在“纳米钻石”,通过精确高速运动而产生,与地球上钻石形成过程大相径庭。




腾讯科技讯(Everett/编译)据国外媒体报道,多年来,科学家在坠落在地球上的陨石中发现了只有DNA大小的古老宇宙钻石。最新的研究表明,这些钻石来自于宇宙中猛烈的碰撞事件,这将帮助科学家揭开关于恒星爆炸的奥秘,而且这些“远古材料”年龄远比太阳系的年龄来得长。虽然宇宙钻石在地球上是极为罕见的,但是在宇宙空间中可能遍布四处,研究人员哦一直试图破译这些神秘矿物的起源。

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地球上的钻石与宇宙空间形成纳米钻石的途径截然不同

地球上天然钻石是在极为深的地底,通过十几亿年的高温高压环境所产生的。然而,根据最新的研究成果,宇宙空间中的“钻石”形成的时间根本不需要一秒,只需达到一皮秒的数量级即可。这项研究发现者为位于澳大利亚珀斯市的科廷科技大学材料学家奈杰尔马克斯(Nigel Marks)等,相关论文已经发表在《物理评论快报》上,马克斯认为他从来没想过这种可能会出现。

通过计算机模拟结果显示,钻石的形成不需要高温和能使原岩破裂的压力。相反,当宇宙中富含碳的尘埃颗粒以超过每小时一万英里的速度运动时,球形富勒烯(一种足球状的碳分子)可变成类似洋葱状的层层叠加。此时分子被压缩并连接到一起,并重新排列成六角形的钻石结构。如果速度太快了,颗粒间的相互碰撞就足以摧毁这些微型钻石,但如果速度不够快的话,球形富勒烯还不能完全形成层层叠加的状态,也就不会形成钻石了。因此,在合适的速度下,这些纳米级的钻石就可以轻松出现。

研究人员进一步发现,虽然对速度的要求是苛刻的,但是这个速度范围在宇宙空间中时非常常见的。芝加哥大学的地球化学家安德鲁·戴维斯(Andrew Davis)认为:这些科学家发现了一个有趣的球形富勒烯排序,只要速度合适你就能拥有纳米钻石。在新构建的纳米钻石模型中,研究人员希望揭开这些钻石中包含的秘密,但直到现在只从中发现了有限的信息,这是因为目前还没有合适的理论能解释。

马克斯认为在宇宙纳米钻石中包含着大量的未知信息,只是不明白它们是什么。比如,纳米钻石中发现了具有不同中子数的氙同位素,其中就携带了宇宙早期恒星爆炸的信息。由于不同比例的同位素所产生的核反应是不同的,这给科学家提供了这类垂死恒星所产生的线索。马克斯和他的研究小组认为,在纳米钻石形成之前,氙元素可能被整合到球形富勒烯之中。

为了更好地了解被“嵌入”的氙同位素是出自何处,科学家正在收集关于恒星死亡和我们太阳系起源的新信息。在这个过程中,若干个理论各自代表了不同的机制,并与马克斯的理论有出入。比如,有些科学家认为恒星爆炸产生的冲击波可能使纳米钻石形成,强大的压力和热量将惰性气体氙“嵌入”其中。但是,所有的理论缺乏实验证据的支持。由于宇宙纳米钻石如此之小,因此看到它们单个状态是非常困难的。为了解决此问题,马克斯和他的同事们希望在未来数个月内改变实验室模拟方案,通过人工干预产生实验室纳米钻石,研究小组就有足够大的样本进行分析。

这些人工纳米钻石同样也可应用于医学和工业领域。比如纳米钻石可以制成药物标记使用,工业上则可用于生产润滑剂。不过,当前生产纳米钻石的方法不会是宇宙空间中普遍出现的“速度制造法”,而还是需要极高的温度,因此材料的外层需要附上特殊的涂层。我们还不能控制如此小范围的高速度。地球化学家戴维斯认为:在实验室中将这些微小碳颗粒加速到每秒五公里还是一件比较困难的事,但这种可能性是存在的。尽管如此,马克斯希望他的模拟计划将引领将来的实验。

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发表于 2022-8-17 16:18:30 | 显示全部楼层
我们的国家穷,没有人有时间去干饭碗之外的事
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