地球深處或存在“超級鉆石” 蘊含潛在能量
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- 時間:2011/8/31 9:48:31 來源:騰訊科技
[導(dǎo)讀]美國華盛頓的卡內(nèi)基研究所地球物理實驗室通過模擬地球深處物化環(huán)境創(chuàng)造出“超級鉆石”，且該研究同時也折射出在系外行星極端的環(huán)境下，是可能生存著某種形式的生命。
人造鉆石就是通過模擬類似地球內(nèi)部高溫高壓環(huán)境制造出來
騰訊科技訊（Everett/編譯）據(jù)國外媒體報道，在地表之下100英里的地方，一個土豆大小的鉆石以每小時40英里的速度運動是一個什么樣的場景？地球內(nèi)部是否存在一個生命的秘密禁地？是否存在著比任何人夢想都要多的石油和天然氣，而且這些燃料并不是由靠近地表的古老植物和動物的遺骸產(chǎn)生。此外，溫室氣體，二氧化碳會不會轉(zhuǎn)變成一種固態(tài)的礦產(chǎn)存在于地球內(nèi)部？以上這些都是現(xiàn)實版的科幻小說中經(jīng)典之處。然而，在美國化學學會第242次全國會議以及展覽會上，本次會議的主題就是“地球中心的旅程”。卡內(nèi)基研究所的科學家研究地球深處的碳元素，并模擬其環(huán)境制造出了“超級鉆石”。
據(jù)位于美國華盛頓的卡內(nèi)基研究所地球物理實驗室主任羅素赫姆利（Russell Hemley）博士介紹：由數(shù)百名科學家組成的研究小組將參與一個國際性的研究項目，其被稱為“深碳觀測計劃”，將探索我們所關(guān)注事物中的化學元素，比如二氧化碳中的碳。在從全球氣候變暖的問題上，數(shù)以百萬計的專家學者意識從地球表面、大氣和海洋環(huán)流的角度研究碳在其中的作用。而目前執(zhí)行的“深碳觀測計劃”則是揭示在地球表面下數(shù)百乃至數(shù)千英里處運動的信息，我們將其稱為“深碳循環(huán)”。
而這個基礎(chǔ)性的研究在未來將產(chǎn)生實質(zhì)性的影響。科學家使用實驗室的設(shè)備，模擬再現(xiàn)了地球深處的壓力條件，其是地球表面壓力的千倍至百萬倍。在這個過程中，科學家發(fā)現(xiàn)一個新的巖石材料，這種巖石材料由二氧化碳轉(zhuǎn)化而成，并將其稱為聚合物二氧化碳。隨著進一步的細化，科學家們可以在更接近地球表面壓力條件下，提高該物質(zhì)的穩(wěn)定性。
這項研究的后續(xù)成果還可能產(chǎn)生新的材料供給工業(yè)和商業(yè)發(fā)展。羅素赫姆利博士的實驗室中，已經(jīng)根據(jù)對地球內(nèi)部的研究，開發(fā)出了一種“超級鉆石”，或者說比現(xiàn)有市面上銷售的鉆石具有更大更好的高品質(zhì)特征。而這些“超級鉆石”雖然是在實驗室中創(chuàng)造出來的，但是，其研究根源是來自地球深處。我們知道天然的鉆石形成過程是很緩慢的，而地球內(nèi)部深處具有高溫高壓的環(huán)境，可以說實驗室就是模擬地球深處的物理條件創(chuàng)造出“超級鉆石”。此外，今天的人造鉆石也是通過這樣的原理制造出來的。
赫姆利博士的研究小組創(chuàng)造的新型鉆石具有優(yōu)越的性質(zhì)，包括極高的硬度和透明度，以及更好的電氣和溫度特性。而鉆石可以提高計算機芯片的運行速度，而且產(chǎn)生的熱量要低于現(xiàn)有的硅芯片。如果使用先進的切割工具，可以應(yīng)用在航天領(lǐng)域，探測器著陸在其他行星或者小行星上都要使用耐熱且耐用的材料。
然而，國際“深碳觀測計劃”就是將探索天然鉆石形成的奧秘，包括其化學成分，特別是它們是如何迅速地從地球內(nèi)部深處快速向上移動的。當然，雖然該計劃的題目是觀測，但是科學家不可能直接看到這個過程的發(fā)生，而針對地球表面下100英里地方發(fā)生的這個過程，目前還沒有切實可行的方法。據(jù)華盛頓卡內(nèi)基研究所地球物理實驗室主任赫姆利（Hemley）解釋：我們所謂的觀測針對實驗室的模擬研究而言。而赫姆利實驗室則是重點研究極端條件下得化學以及材料物理的情況。
在美國化學學會的會議上，科學家們討論了關(guān)于行星氣體、液體以及冰在極端環(huán)境條件下的化學組成，這也是本次會議的主題。對行星物質(zhì)在極端壓力和溫度條件下會發(fā)生什么情況，這對研究地球內(nèi)部深處的現(xiàn)象類似，可以起到等效的研究效果。而“深碳觀測計劃”中，另一個重點研究領(lǐng)域則是能量問題。從某種程度上說，碳氫化合物在地球深處的以無機過程產(chǎn)生，而不是僅僅是由植物和動物的化石遺骸產(chǎn)生，這個過程至今仍然是一個懸而未決的問題。所以，探索碳這個非常普通的元素在地球深處的具有何種性質(zhì)，有助于科學家了解一種潛在的能量產(chǎn)生途徑。
最后，“深碳觀測計劃”的研究同時也影響到了對地球上其他生命形式的探索，甚至也對系外行星生命的研究產(chǎn)生了影響。目前，科學家以及確定了在地球表面下一英里左右還存在著微生物的現(xiàn)象，而這里的物理環(huán)境則是具有非常高的溫度的。同時，科學家也懷疑，在更深的地球深處，還存在著包括生命形式在內(nèi)的不為人知事件。
過去的研究表明，細菌或者其他形式的生命無法生存在超過幾千個大氣壓的環(huán)境下，但是，赫姆利博士的實驗室最新的研究表面，一些細菌可以生存在高達2萬個大氣壓的環(huán)境下。所以，從這個角度出發(fā)，在極端條件下的外星環(huán)境中，生命是可能存在的，問題只是會以何種方式出現(xiàn)。該研究的資金來源于美國國家科學基金會、華盛頓卡內(nèi)基研究所、美國能源部以及艾爾弗雷德P.斯隆（Alfred P. Sloan）基金會。
