水星可能藏有14公里厚的鑽石層
你以為鑽石只能從地球的深處挖出來嗎?那你可能錯過了太陽系中最大的寶庫——水星!根據最近的研究,科學家們推測水星的地殼下可能藏有厚達9英里的鑽石層。這項研究由中國和比利時的科學家團隊完成,並發表在《自然通訊》期刊上。
鑽石,來自水星核心-地幔邊界
這項研究由北京高壓科學與技術研究中心的林衍昊博士領導。研究指出,水星的核心-地幔邊界(core-mantle boundary,以下簡稱CMB)可能存在著一層厚厚的鑽石,挑戰了此前認為水星內部只有石墨的假設。
林博士表示:「許多年前,我注意到水星極高的碳含量可能意味著其內部發生了特殊的變化。這使我意識到,水星內部可能有些不尋常的事情正在發生。」
模擬水星內部條件
為了驗證這一假設,研究團隊使用大型壓力機模擬水星內部的高壓高溫條件,並結合地球物理模型和熱力學計算進行實驗。他們使用合成硅酸鹽作為起始材料,模擬水星地幔的組成,並在壓力達到7 GPa(約為馬里亞納海溝最深處壓力的七倍)的條件下,觀察石墨和鑽石的形成和穩定性。
研究結果顯示,在大約5.575 GPa的壓力和11%的硫含量下,水星的岩漿海洋溫度變化約為358開爾文。儘管石墨可能是岩漿海洋結晶過程中的主要碳相,但核心的結晶導致了在CMB形成鑽石層。
鑽石層的形成
硫降低了水星岩漿海洋的液相溫度,使鑽石能夠在岩漿海洋中形成並沉積在CMB。此外,硫還促進了CMB處鐵硫化物層的形成,這與行星分化過程中的碳含量相關。
研究發現,CMB處的鑽石層厚度估計在15到18公里之間,並且水星CMB的當前溫度接近石墨轉變為鑽石的點,從而穩定了CMB的溫度。
對其他行星的影響
這一發現對理解其他類地行星,尤其是那些具有相似大小和組成的行星具有重要意義。林博士指出,導致水星鑽石層形成的過程可能也發生在其他行星上,潛在地留下類似的痕跡。
研究還顯示,碳在形成碳豐富的系外行星系統中起著關鍵作用。水星的磁場異常強大,可能與其內部碳的過飽和形成鑽石有關。鑽石的高導熱性有助於將熱量有效地從核心傳遞到地幔,影響了水星液態外核的溫度分層和對流變化,從而影響了磁場的生成。
所以,下次你在地球上看見閃閃發光的鑽石時,不妨想想在遙遠的水星,也許還有一整層的鑽石正靜靜地等待著我們去探索!
這項研究結果發表於2024年6月14日的《自然通訊》期刊上。
更多科學與科技新聞都可以直接上 明日科學網 http://www.tomorrowsci.com
首圖來源:FlashMyPixel / iStock cc By 4.0
圖片來源:Dr. Yanhao Lin and Dr. Bernard Charlier cc By 4.0
參考論文:
1.A diamond-bearing core-mantle boundary on MercuryNature Communications.
延伸閱讀: