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鑽石恆久遠……水星遍地撿?

2024年8月11日

在水星的地殼下,很可能埋藏有厚達18公里的鑽石層。來自中國和比利時的科學家通過分析美國「信使號」水星環繞探測器傳回的數據做出了這一推測。不過,這層鑽石埋藏在水星表面下400多公里的深處,而且人類航天器極難到達火星。

地球上價值連城的鑽石,在水星上一文不值?
地球上價值連城的鑽石,在水星上一文不值?圖片來源: Tracey Nearmy/picture alliance/dpa

(德國之聲中文網)來自北京高壓科學研究中心、比利時魯汶天主教大學、比利時列日大學的科學家在《自然通訊》期刊上撰文指出,美國"信使號"探測器在水星上發現了豐富的碳元素,鑑於水星內部獨特的地質環境,這些碳元素很有可能形成一層不斷變厚的鑽石層。兩國學者也通過高壓高溫實驗、熱力學模型、行星內部結構模型證實了其可能性。

在高壓高溫實驗中,這一聯合科研團隊實現了70億帕的高壓環境,這相當於每平方米承受70噸的壓力。北京高壓科學研究中心的林彥蒿指出,為了模擬水星地質,實驗環境必須盡可能地精確,"為此我們必須將儀器性能發揮到極限。"

僅靠高溫高壓並不足以讓碳元素變成鑽石形態,硫元素的輔助也至關重要。聯合科研團隊在"信使號"探測器傳回的數據中發現,水星上存在足量的硫元素。11%的硫含量就足以讓碳元素結晶過程加快。兩國科學家認為,水星表面曾經為液態的岩漿海所覆蓋,而在這片岩漿海之中,石墨態的碳元素上浮到表面,冷卻成為一層碳殼。而在岩漿海的底部,碳元素則在高溫高壓環境下由硫元素輔助形成一層鑽石層。在隨後的水星地質演化過程中,岩漿海逐漸冷卻,更多的鑽石從內核深處上浮,鑽石層因此逐漸變厚,最厚可達15到18公里。

不過,科研團隊在《自然通訊》的論文中也強調,以上數據均為基於實驗和模型推算,與真實情況可能有所偏差。

由歐空局和日本宇航機構聯合研製的貝皮可倫坡號2018年發射,預計將在2025年抵達環水星軌道圖片來源: MTM/BepiColombo/ESA/picture allianc

水星鑽石難開采

德國慕尼黑理工大學的行星科學家賴斯(Philip Reiß)認為,從實驗與模型數據來看,水星鑽石層確實可能存在,畢竟那裡具備了高溫高壓等要素。不過,賴斯認為從水星開采鑽石並不現實,因為其位於水星表面以下485公里的深處。

即便在地球上,人類迄今為止最深的鑽孔也不過12公里。而且水星距離太陽非常近,表面溫度高達480攝氏度,還有非常強烈的太陽輻射,這對任何試圖著陸的航天器都會是巨大挑戰。此外,由於水星靠近太陽,對於從地球發射的航天器而言是一個巨大的"引力勢能阱",因此向水星發射探測器需要消耗大量的燃料以及極其複雜精確的軌道控制。迄今為止,只有2枚探測器實現了環繞水星飛行。第三枚探測器是由歐空局和日本宇航機構聯合研製的貝皮可倫坡號,預計將在2025年抵達環水星軌道,屆時有望核實中國與比利時科學家的推測。

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