盡管地球上的鉆石很常見，但科學(xué)家們相信“納米鉆石”源于太空
北京時間2月17日消息，據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)站報道，長期以來，科學(xué)家們在墜落地球上的隕石內(nèi)部發(fā)現(xiàn)了DNA大小的微型鉆石。一項最新研究顯示這些隕石源自于劇烈的宇宙撞擊事件，這一進展或?qū)椭茖W(xué)家們揭示爆發(fā)恒星周圍的奧秘，這些區(qū)域正是那些比我們太陽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，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)過數(shù)十億年的漫長地質(zhì)時間而形成的。而根據(jù)一篇最新發(fā)表在《物理評論快報》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：“這樣的轉(zhuǎn)變令人驚嘆。我從未想過這樣的可能性。”
馬克思在計算機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)的宇宙塵埃以超過每小時1萬英里(約合1.6萬公里)的速度相互撞擊時，鉆石就會形成。
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，微粒之間則無法完成相互連接形成鉆石的過程。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。
美國芝加哥大學(xué)地球化學(xué)家安德魯·戴維斯(AndrewDavis)本人并未參與這項研究，但是他對此評論道：“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制理論，科學(xué)家們希望揭開這些微型鉆石內(nèi)部所蘊含的一些秘密。時至今日，科學(xué)家們之所以對于這些特殊類型的鉆石了解不多，部分原因正是因為我們尚不清楚這些鉆石的成因。對此，馬克思說：“這些鉆石內(nèi)部蘊藏著大量的信息，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期恒星爆發(fā)的事件。不同的核反應(yīng)機制會產(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為的納米鉆石起源機制和此次馬克思所提出的方式不同。比如一些科學(xué)家認為恒星爆炸時的沖擊波可能會形成納米鉆石。沖擊波中所蘊含的高溫高壓環(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驗支持。由于納米鉆石太過微小，對它們進行單獨觀察極其困難。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數(shù)月中對他們的理論進行實驗室驗證。如果能在地球上的實驗室內(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。