盡管地球上的鉆石很常見(jiàn)，但科學(xué)家們相信“納米鉆石”源于太空
北京時(shí)間2月17日消息，據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)站報(bào)道，長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)家們?cè)趬嬄涞厍蛏系碾E石內(nèi)部發(fā)現(xiàn)了DNA大小的微型鉆石。一項(xiàng)最新研究顯示這些隕石源自于劇烈的宇宙撞擊事件，這一進(jìn)展或?qū)椭茖W(xué)家們揭示爆發(fā)恒星周?chē)膴W秘，這些區(qū)域正是那些比我們太陽(yáng)系年代更加古老的物質(zhì)的誕生地。盡管地球上的鉆石很常見(jiàn)，但科學(xué)家們相信這些“納米鉆石”源于太空。研究人員們正嘗試破解這些神秘物質(zhì)的身世之謎。
在地球上，傳統(tǒng)的鉆石是在地下深處的高溫高壓環(huán)境下經(jīng)過(guò)數(shù)十億年的漫長(zhǎng)地質(zhì)時(shí)間而形成的。而根據(jù)一篇最新發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上的論文，源自太空的鉆石可以在數(shù)百億分之一秒內(nèi)誕生。位于珀斯的澳大利亞科廷大學(xué)材料科學(xué)家奈吉爾·馬克思(NigelMarks)說(shuō)：“這樣的轉(zhuǎn)變令人驚嘆。我從未想過(guò)這樣的可能性。”
馬克思在計(jì)算機(jī)上模擬了宇宙塵埃之間的相互撞擊，發(fā)現(xiàn)鉆石的形成并不需要極高的溫度和壓力條件。與此相反，模擬研究顯示，當(dāng)兩顆富含碳物質(zhì)的宇宙塵埃以超過(guò)每小時(shí)1萬(wàn)英里(約合1.6萬(wàn)公里)的速度相互撞擊時(shí)，鉆石就會(huì)形成。
在最初形成的微粒中，碳分子球狀富勒烯相互嵌套，形成俄羅斯套娃般層層嵌套的結(jié)構(gòu)。這些同心圓式的分子組成了洋蔥般的多個(gè)碳分子包裹層。當(dāng)這些“碳洋蔥”結(jié)構(gòu)相互撞擊，其分子結(jié)構(gòu)變扁，擠壓并相互連接在一起。在這一過(guò)程中，這些洋蔥結(jié)構(gòu)相互重新組合，形成鉆石的六角形內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
如果它們相互之間以極高的速度相撞，則這些碳洋蔥結(jié)構(gòu)將被破壞。反之，如果這些微粒相互撞擊的速度不夠快，微粒之間則無(wú)法完成相互連接形成鉆石的過(guò)程。研究發(fā)現(xiàn)形成鉆石所需的這一速度范圍在宇宙中非常常見(jiàn)。
美國(guó)芝加哥大學(xué)地球化學(xué)家安德魯·戴維斯(AndrewDavis)本人并未參與這項(xiàng)研究，但是他對(duì)此評(píng)論道：“他們發(fā)現(xiàn)這里存在一種平衡，如果你的速速恰當(dāng)，你就能形成納米鉆石。這非常有趣。”
有了這一新的納米鉆石形成機(jī)制理論，科學(xué)家們希望揭開(kāi)這些微型鉆石內(nèi)部所蘊(yùn)含的一些秘密。時(shí)至今日，科學(xué)家們之所以對(duì)于這些特殊類(lèi)型的鉆石了解不多，部分原因正是因?yàn)槲覀兩胁磺宄@些鉆石的成因。對(duì)此，馬克思說(shuō)：“這些鉆石內(nèi)部蘊(yùn)藏著大量的信息，我們所要做的就是找出這些信息。”
比如，在這些納米鉆石內(nèi)部發(fā)現(xiàn)了幾種氣體氙的不同同位素。所謂同位素就是同種元素的原子核內(nèi)部含有不同數(shù)量的中子的現(xiàn)象。這一現(xiàn)象代表了早期宇宙歷史時(shí)期恒星爆發(fā)的事件。不同的核反應(yīng)機(jī)制會(huì)產(chǎn)生不同的同位素中子比例，這就讓科學(xué)家們可以找出究竟具體是哪一種恒星爆發(fā)導(dǎo)致了這種微型鉆石的形成。
根據(jù)馬克思和他小組的研究，氙氣體可能是在碳洋蔥相撞之前就已經(jīng)被包裹進(jìn)了里面。一旦我們能夠找出這些同位素形成于何方，科學(xué)家們將得到有關(guān)垂死恒星以及我們太陽(yáng)系起源的最新信息。
目前有關(guān)這一方面存在著幾種不同的理論，其中有一部分理論所認(rèn)為的納米鉆石起源機(jī)制和此次馬克思所提出的方式不同。比如一些科學(xué)家認(rèn)為恒星爆炸時(shí)的沖擊波可能會(huì)形成納米鉆石。沖擊波中所蘊(yùn)含的高溫高壓環(huán)境還有利于惰性氣體，如氙的產(chǎn)生。
但是所有這些理論到目前為止都缺乏足夠的實(shí)驗(yàn)支持。由于納米鉆石太過(guò)微小，對(duì)它們進(jìn)行單獨(dú)觀(guān)察極其困難。為了幫助解決這一難題，馬克思和他的同事們希望能在未來(lái)數(shù)月中對(duì)他們的理論進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證。如果能在地球上的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)制造出這種微型納米鉆石，他們便能夠制造出足夠的量用作觀(guān)察研究之用。這些樣本還可以被用作生物化學(xué)和工業(yè)應(yīng)用方面。