人造鉆石就是通過(guò)模擬類(lèi)似地球內(nèi)部高溫高壓環(huán)境制造出來(lái)
騰訊科技訊（Everett/編譯）據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，在地表之下100英里的地方，一個(gè)土豆大小的鉆石以每小時(shí)40英里的速度運(yùn)動(dòng)是一個(gè)什么樣的場(chǎng)景？地球內(nèi)部是否存在一個(gè)生命的秘密禁地？是否存在著比任何人夢(mèng)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(dòng)物的遺骸產(chǎn)生。此外，溫室氣體，二氧化碳會(huì)不會(huì)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(shí)版的科幻小說(shuō)中經(jīng)典之處。然而，在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)第242次全國(guó)會(huì)議以及展覽會(huì)上，本次會(huì)議的主題就是“地球中心的旅程”?？▋?nèi)基研究所的科學(xué)家研究地球深處的碳元素，并模擬其環(huán)境制造出了“超級(jí)鉆石”。
據(jù)位于美國(guó)華盛頓的卡內(nèi)基研究所地球物理實(shí)驗(yàn)室主任羅素赫姆利（Russell Hemley）博士介紹：由數(shù)百名科學(xué)家組成的研究小組將參與一個(gè)國(guó)際性的研究項(xiàng)目，其被稱為“深碳觀測(cè)計(jì)劃”，將探索我們所關(guān)注事物中的化學(xué)元素，比如二氧化碳中的碳。在從全球氣候變暖的問(wèn)題上，數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的專(zhuān)家學(xué)者意識(shí)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(cè)計(jì)劃”則是揭示在地球表面下數(shù)百乃至數(shù)千英里處運(yùn)動(dòng)的信息，我們將其稱為“深碳循環(huán)”。
而這個(gè)基礎(chǔ)性的研究在未來(lái)將產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的影響?？茖W(xué)家使用實(shí)驗(yàn)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(wàn)倍。在這個(gè)過(guò)程中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一個(gè)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(jìn)一步的細(xì)化，科學(xué)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(xiàng)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(shí)驗(yàn)室中，已經(jīng)根據(jù)對(duì)地球內(nèi)部的研究，開(kāi)發(fā)出了一種“超級(jí)鉆石”，或者說(shuō)比現(xiàn)有市面上銷(xiāo)售的鉆石具有更大更好的高品質(zhì)特征。而這些“超級(jí)鉆石”雖然是在實(shí)驗(yàn)室中創(chuàng)造出來(lái)的，但是，其研究根源是來(lái)自地球深處。我們知道天然的鉆石形成過(guò)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(shuō)實(shí)驗(yàn)室就是模擬地球深處的物理?xiàng)l件創(chuàng)造出“超級(jí)鉆石”。此外，今天的人造鉆石也是通過(guò)這樣的原理制造出來(lái)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(jì)算機(jī)芯片的運(yùn)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(jìn)的切割工具，可以應(yīng)用在航天領(lǐng)域，探測(cè)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(guó)際“深碳觀測(cè)計(jì)劃”就是將探索天然鉆石形成的奧秘，包括其化學(xué)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(dòng)的。當(dāng)然，雖然該計(jì)劃的題目是觀測(cè)，但是科學(xué)家不可能直接看到這個(gè)過(guò)程的發(fā)生，而針對(duì)地球表面下100英里地方發(fā)生的這個(gè)過(guò)程，目前還沒(méi)有切實(shí)可行的方法。據(jù)華盛頓卡內(nèi)基研究所地球物理實(shí)驗(yàn)室主任赫姆利（Hemley）解釋?zhuān)何覀兯^的觀測(cè)針對(duì)實(shí)驗(yàn)室的模擬研究而言。而赫姆利實(shí)驗(yàn)室則是重點(diǎn)研究極端條件下得化學(xué)以及材料物理的情況。
在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)的會(huì)議上，科學(xué)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(xué)組成，這也是本次會(huì)議的主題。對(duì)行星物質(zhì)在極端壓力和溫度條件下會(huì)發(fā)生什么情況，這對(duì)研究地球內(nèi)部深處的現(xiàn)象類(lèi)似，可以起到等效的研究效果。而“深碳觀測(cè)計(jì)劃”中，另一個(gè)重點(diǎn)研究領(lǐng)域則是能量問(wèn)題。從某種程度上說(shuō)，碳?xì)浠衔镌诘厍蛏钐幍囊詿o(wú)機(jī)過(guò)程產(chǎn)生，而不是僅僅是由植物和動(dòng)物的化石遺骸產(chǎn)生，這個(gè)過(guò)程至今仍然是一個(gè)懸而未決的問(wèn)題。所以，探索碳這個(gè)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(xué)家了解一種潛在的能量產(chǎn)生途徑。
最后，“深碳觀測(cè)計(jì)劃”的研究同時(shí)也影響到了對(duì)地球上其他生命形式的探索，甚至也對(duì)系外行星生命的研究產(chǎn)生了影響。目前，科學(xué)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(shí)，科學(xué)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(guò)去的研究表明，細(xì)菌或者其他形式的生命無(wú)法生存在超過(guò)幾千個(gè)大氣壓的環(huán)境下，但是，赫姆利博士的實(shí)驗(yàn)室最新的研究表面，一些細(xì)菌可以生存在高達(dá)2萬(wàn)個(gè)大氣壓的環(huán)境下。所以，從這個(gè)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(wèn)題只是會(huì)以何種方式出現(xiàn)。該研究的資金來(lái)源于美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)、華盛頓卡內(nèi)基研究所、美國(guó)能源部以及艾爾弗雷德P.斯?。ˋlfred P. Sloan）基金會(huì)。
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