每秒120次脈衝發射，世界最強X源證實，這些行星內部有鑽石

宇宙印象 深度科普欄目第500期 在以前的研究中，重建天王星和冥王星內部環境的嘗試取得成功有限。

雖然結果表明了這兩大天體內部有石墨和鑽石的形成，但是他們並不能即時觀察到這些鑽石形成的過程。正如前面所說的，這些巨大冰球內部極端溫度和壓強的環境在實驗室中只能夠在很短的時間內模擬成功。然而，由於LCLS產生的X射線脈衝比以前的儀器要亮10億倍以上，並以每秒120次脈衝發射出去，這使得該團隊可以在第一時間直接測量到化學反應的過程。最後，這些結果對專門研究行星形成和演化的科學家非常重要。

雷射器產生兩束鐳射，能夠精確模擬天王星和冥王星中間層的溫度和壓力條件。第一束鐳射會越來約弱，然後被第二束更強的鐳射代替。當它們重疊時，壓力將達到最大，這時候鑽石就開始形成了。

該團隊用LCLS產生的X射線來檢測這一反應。這種技術叫做X射線衍射，這樣我們就可以即時觀察到小鑽石的形成，這樣的觀察是必要的，因為這樣的反應只持續幾秒。對於這個實驗，科學家擁有LCLS，那是世界最強的X射線發射源。在這個實驗中，需要這種強烈且超快的X射線來明確觀察到這些鑽石，因為這些鑽石在實驗室形成過程耗時非常短。

最後，研究團隊發現，原始塑膠樣品中，幾乎每個碳原子合併到小鑽石結構中。雖然他們只探測到直徑只有幾納米的鑽石，但是團隊預測在天王星和海王星所形成的鑽石會更大。隨著時間推移，他們預測這些鑽石會下沉到行星的內部大氣層，在核心內部周圍形成鑽石層。這可能使得我們重新思考行星品質和半徑的關係，並得到新的行星分類模型。

行星品質和半徑的關係可以讓科學家瞭解這一化學反應。而在行星內部發生的化學反應可以提供行星某些特定特徵附加資訊。我們不能夠進入行星內部觀察，所以這些實驗彌補了衛星和望遠鏡在這方面的欠缺。這些實驗還為物質合成和創造開闢了新思路。

納米金剛石有許多商業應用，例如醫藥、電子和科學設備等，利用鐳射來產生納米金剛石將會比目前其他方法更加有效且安全。融合研究也依賴於極端的壓強和溫度來產生強大的能量，這項研究也將受益於我們這個實驗。除此之外，這項研究結果提供了一個誘人的提示——大品質行星核心是什麼樣的。除了由矽酸鹽和金屬組成之外，巨大冰球核心周圍可能有一層鑽石。