作為太陽系中兩大氣態行星，海王星和天王星由於與地球、太陽之間的距離遙遠，一直以來給人類留下了“冰冷星球”的影響。天文學家通過長期的研究發現，這兩顆行星的內部氣壓足以把碳原子直接壓成鑽石。但是長期以來科學家們並不認為這兩顆行星上能夠形成鑽石，因為它們的碳元素達不到要求。
按照科學理論，如果一顆行星要形成鑽石，那麼它的碳元素至少要達到15%，顯然兩顆氣態行星都不符合這一條件，所以科學家也沒有它們身上給予太多希望，公眾也認為這兩顆行星不會出現鑽石堆積的現象。
但美國《Science Alert》科學期刊6月29日發布了一篇科學報告指出，美國斯坦福直線加速器中心的研究團隊通過模擬實驗發現，天王星和海王星內部是可能形成鑽石的。
首先，弄清楚鑽石的形成條件是什麼？
很多物質雖然形態不同，但本質是一樣的，例如鑽石和石墨，兩者的組成元素都是碳。不同的是，鑽石的碳原子排列結構要比石墨更特別一些，使得鑽石的硬度要遠遠高於石墨。最早揭開鑽石本質的人是法國化學家拉瓦錫，他於1772年對鑽石進行加熱實驗，結果發現鑽石燃燒並生成了二氧化碳，從而證明了鑽石中含有碳元素。
幾乎地球上所有的鑽石都源於礦石，因為只有地球內部存在打造鑽石的環境。形成鑽石首先需要足夠量的碳元素，然後在特定的溫度和氣壓下將其碳元素組成石墨。石墨只是中間產物，它還需要經過更加高壓、高溫的環境轉化成鑽石。
碳元素不足卻還能形成鑽石，存在哪些可能？
過去的研究都認為海王星和天王星的碳元素不足，因此即使氣壓、溫度再高，也無法形成鑽石。然而該研究團隊在前人研究的基礎上提出了新設想，能否將這兩顆行星內部的甲烷等碳氫化合物分解出碳元素，從而增加碳元素的豐度，提高鑽石轉化率？
該設想在研究團隊裏得到認同之後很快就落實到實驗中，研究人員在直線加速器實驗室裏利用X射線激光精確地測量了鑽石的形成，實驗結果證明分解碳氫化合物的想法確實可行。
為什麼要研究海王星和天王星的內部情況？
在很多人看來，海王星和天王星是沒有開發價值和利用價值的星球，星球上除了冰層幾乎沒有其他物質。實際上這樣的認知源於人類對它們的了解不夠深入和徹底，畢竟現在能夠對它們進行探索的探測器就只有旅行者2號，而且它還是“兼職”探測海王星和冥王星，所以科學家對這兩顆行星的了解並不多。
雖然如此，但科學家發現銀河系內大多數行星的狀態和海王星、天王星一樣，都處於冰封狀態，因此海王星和天王星更能代表銀河系裏的大多數。如果能夠對這兩顆行星有更深入的研究和了解，那麼對於研究系外行星的形成和演化也是有幫助的。
研究團隊如何模擬氣態行星內部的鑽石形成？
根據該團隊研究人員克勞斯的介紹，他們在進行模擬實驗中遇到第一個難題就是如何模擬海王星和天王星的內部環境。這兩顆氣態行星內部存在著難以估摸的高氣壓，不是一般的設備和儀器就能夠營造出相似的環境。最終他們采用了直線加速器相關電源，還把甲烷換成了聚苯乙烯，為了營造更高溫的環境。
在實驗過程中，研究人員將光學激光脈沖打在聚苯乙烯上，然後聚苯乙烯產生沖擊波打在原材料上，使得原材料的溫度頃刻間上升到將近5000攝氏度。這個過程同樣形成巨大的壓力相當於有250只非洲象都縮小堆積在一個指甲蓋上，這種壓力估計也只有鑽石能夠承受得了。
這項研究的可能性還不止於此
該研究團隊通過研究前人的研究，利用先進設備創造極端環境條件，最終證實了海王星和天王星的內部是可能形成鑽石的，即使是在碳元素不夠的情況下。筆者認為這一發現將為科學家思考行星問題時提供更多的方向，而不是局限在現有的認知中固步自封。
此外，對於海王星和天王星的研究方法同樣可能應用在對木星和土星的研究中，雖然這四顆氣態行星兩兩之間存在一定的差異，但是它們的內部情況大致是相似的。況且木星和土星的大氣層下面對人類來說還是一個未知的區域，裏面充滿了無限多探索的可能。
宇宙中還真有“鑽石星球”，距離地球約50公裏
海王星和天王星之所以會再次引起公眾的關注，很大程度上是因為它們內部可能存在鑽石，鑽石是人類想要得到的資源。由於地球上的鑽石資源十分有限，市面上一克拉鑽石的價格至少在上萬元，這種價格使很多人望而卻步。所以如果能夠開發其他星球的鑽石資源，對於地球上的鑽石資源來說將會是很好的補充。
斯坦福研究團隊的新發現讓世人看到了海王星和天王星的可能性，但實際上早在十年前就有科學家在宇宙中發現了名副其實的“鑽石星球”。據了解美國天文學家於2010年發現了一顆編號為BPM37093的星球，根據研究發現該星球核心的組成成分很可能是超高密度的結晶碳，即鑽石。
從科學家對該星球目前的研究情況來看，它是一顆白矮星，在一顆質量比太陽稍大一些的恒星結束生命後形成的，在宇宙中較為罕見。
更重要的是，科學家們測得它與地球之間的距離是50光年左右。雖然這個距離對於現在的人類來說還十分遙遠，但以人類未來長久發展的趨勢來看，這個距離還是可以克服的。
參考資料：
Science Alert 6月29日 《海王星下了鑽石，現在我們終於可以知道》
