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。

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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.

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1.超級電腦預測外太空存在「超級鑽石」：一種比鑽石還硬的物質