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富含碳的系外行星或由钻石构成 鲜有地质活动不适宜生命居住

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 Emma Chou • 2020-09-16 18:51:49 来源:前瞻网 E2169G0

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图片来源:Shim/ASU/Vecteezy

根据一项新的研究,含有比地球更多碳的系外行星,即太阳系外的行星,可能是由钻石构成的。

由NASA的TESS行星搜寻任务、哈勃太空望远镜和已退役的开普勒任务提供的数据显示,我们的银河系充满了系外行星,这些行星与我们太阳系的行星非常不同。

正如艺术家与行星科学家合作创作的NASA系外行星旅游局的海报所指出的那样,这些奇异而美妙的系外行星充满了难以想象的东西。其中一些温度极高,形成了熔岩海洋和闪闪发光的硅酸盐天空,而另一些则像围绕《星球大战》中两个类似太阳的行星运行。其它的则是没有主恒星的游荡行星。

行星是由恒星周围的气体和尘埃组成的盘状物形成的,称为星周盘。这些物质最初被用来形成恒星,其剩余的物质形成了围绕恒星运行的行星。这意味着这些行星所包含的元素是其恒星所特有的。

太阳的碳氧比较低,所以地球上有硅酸盐和氧化物,或氧和硅化合物与其它元素结合,只有大约0.001%的钻石。

但是在那些碳氧比例较高的恒星周围发现的系外行星,其碳含量也会更高。如果有水存在,一些含有更多碳的系外行星实际上可能由钻石和二氧化硅组成。二氧化硅是地壳、岩石、沙子和粘土中的一种天然化合物。

“这些系外行星与我们太阳系的任何行星都不一样。”该研究的主要作者、亚利桑那州立大学地球与太空探索学院的研究生Harrison Allen-Sutter在一份声明中说。

把碳变成钻石

包括芝加哥大学科学家在内的研究小组,通过模拟富含碳的系外行星内部如何在高温度和高压下产生钻石来验证他们的假设。

合著者、亚利桑那州立大学研究地球和行星材料的Dan Shim在实验室中使用了高压金刚石压腔。高金刚石压腔是一种高压装置,在地质学中使用,使少量材料受到极端压力。

科学家们将碳化硅(包括硅和碳)放入水中。在稀有矿物硅石中可以发现碳化硅。

这个样品在高压下被压在金刚石之间。

伊利诺斯州阿尔贡国家实验室的激光被用来加热样品。研究人员用激光加热进行了x射线测量,以确定碳化硅和水之间的反应。

高温和压力使碳化硅与水发生反应,产生金刚石和硅。

探索系外行星

尽管在我们的太阳系中没有类似的情况,但科学家在2017年的一项研究中推测,天王星和海王星上的高压条件可能会将氢和碳挤压在一起,形成钻石雨。

寻找系外行星的主要目的是寻找另一颗行星上存在生命的证据。但研究人员表示,富含碳的行星不太可能支持生命。

而地球由于地质活跃的,在某方面上有助于它的宜居性。例如,地球是唯一已知的拥有板块构造的行星,这对我们星球的各个方面都至关重要。世界上的海洋和大陆位于15个不同的地壳板块上,这些板块在运动和移动。

虽然我们大多认为它们形成了山脉和地震,但这些板块的运动也在化学和物理上帮助创造了支持生命的适宜条件的环境。当这些板块移动时,它们不仅形成了海洋盆地和山脉。这些板块还将不同的岩石暴露在地球大气中,从而释放出化学物质并引起反应。

这些反应可能在数十亿年的时间里帮助稳定了地球表面的温度,这使得生命得以进化。

但是富含碳的行星很难有地质活动,这使得其大气的组成不利于生命的生存。

Allen-Sutter说:“不管是否适宜居住,这都是帮助我们理解和描述我们不断增加和改进系外行星观测结果的又一步。”  

“我们了解的越多,就越能更好地解释来自未来任务的新数据,比如詹姆斯·韦伯太空望远镜和南希·格蕾丝·罗曼太空望远镜,以了解我们太阳系之外的世界。”

编译/前瞻经济学人APP资讯组

原文来源:

https://edition.cnn.com/2020/09/14/world/carbon-exoplanets-made-of-diamonds-scn-trnd/index.html

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