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用PET塑料生産納米鑽石為一種新的回收形式鋪平了道路，甚至對下鑽石雨的系外行星産生了影響。

圖片：安東·彼得魯斯/通過蓋蒂圖片社

在距離地球超過10億英裡（約16億公裡）的地方，在海王星和天王星上鑽石是永恒的。這不是文學描述，而是一個合理的科學結論：我們知道，在行星表面以下數英裡的極端壓力和高溫下，碳氫化合物被猛烈地撞成水晶閃閃發光。但在遙遠的海王星和天王星上，宇宙的鑽石制造過程就有點奇特。自20世紀70年代以來，科學家認為鑽石實際上可能會向大部分泥濘的行星的岩石内部傾瀉而下——如果你願意的話，就會下鑽石雨。

2017年，德國和加利福尼亞州的研究人員找到了一種複制這些行星條件的方法，在實驗室使用聚苯乙烯（又名聚苯乙烯泡沫）制造了被稱為納米鑽石的微小鑽石。根據發表在《科學進步》上的一項研究，五年後，他們又回到了那裡，這次使用了一些好的ol'聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）。這項研究不僅對我們空間的理解産生了影響，而且為從廢塑料中創造納米鑽石鋪平了道路，納米鑽石用于各種環境。

那麼，我們到底為什麼要用食品容器和水瓶等塑料制造鑽石呢？德國研究實驗室Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf的科學家、該研究的主要作者Dominik Kraus在一封電子郵件中表示，這是有充分理由的。

當克勞斯和他的同事第一次嘗試用聚苯乙烯（聚苯乙烯含有與海王星和天王星相同的碳和氫元素）制造納米鑽石時，他們用加利福尼亞州SLAC國家加速實驗室的高功率X射線激光器Linac相幹光源轟炸了材料。這個過程迅速将聚苯乙烯加熱到5000開爾文（約8540華氏度），并由150千兆帕斯卡壓縮，類似于在冰行星内部約6000英裡處發現的條件。

雖然研究人員能夠通過激光的兩次快速擊中使微鏡閃閃發光，但他們後來意識到缺少一種重要的化學成分：氧氣。因此，他們轉向了PET，它不僅具有碳和氫氣的良好平衡，而且具有氧的平衡，使其比聚苯乙烯更接近冰巨星的化學代理。

“在這些條件下，化學反應非常複雜，建模極其困難。在與理論家讨論此類場景時，“任何事情都可能發生”。“事實上，有一些預測表明，氧氣的存在有助于[碳與氫分離]和金剛石的形成，但也認為它可能反過來。”

為了将理論踏闆放在金屬上，克勞斯和他的同事們拿了一塊PET，進行了相同的2017年實驗運動，但也包括了一種叫做小角度X射線衍射的東西，看看鑽石生長的速度和大小。

Kraus表示：“他們發現，氧氣的存在可以增強鑽石的形成，而不是阻止它，這使得這些行星内部的‘鑽石雨’更有可能發生。”“他們還看到，鑽石在壓力更高時會變大，實驗時間會随着時間的增長而變大。”

他們還能夠從一張X射線中擠出許多小鑽石，約為數十億顆晶體（總重量為幾微克）。但克勞斯表示：這還不夠，至少現在，用于金剛石量子傳感器（用于檢測磁流）或化學催化劑，這些催化劑至少需要幾毫克。然而，它最終可以擴大規模，以滿足這些目的，并成為更豪華的塑料回收方式的第一步。

如果形成過程的工業擴展确實像上所述的那樣有效，并且某些過程需要納米鑽石的大量定量，例如有助于減少全球變暖的光誘導二氧化碳還原反應的催化，這确實可能成為回收大量PET的潛在方法。

雖然制作閃閃發光的微小鑽石是偉大而美好的，但重要的是不要忽視科學意圖：更好地了解我們冰冷的行星鄰居的極端環境條件如何産生字面意義上的鑽石陣雨。為此，克勞斯和他的團隊認為，他們還發現了更多證據，證明一種奇怪的水類型首先理論化，然後在2019年被明确發現。

據《紐約時報》2018年報道，它被稱為超離子水，就像固體和液體之間的奇怪雜交，據信會填滿海王星、天王星以及潛在的無數其他冰巨星和其他行星的地幔。它可能對我們在地球上沒有任何應用，但它的存在可能解釋了為什麼一些天體具有特殊的磁場。Kraus表示：納米鑽石确實在冰巨星内部形成的發現使上離子水的條件更有可能出現。

“在Kraus團隊的實驗中，他們還沒有看到與鑽石一起形成的上離子水的直接證據。”“[但是]他們的實驗表明，碳正在從氫氣和氧中分離出來，允許純淨水區在行星内部形成。因此，通過使鑽石降水成為這些行星内部更現實的場景，上離子水的形成也變得更加可能。”

撇開超離子水不談，Kraus和他的同事們在納米鑽石方面還有更多的研究工作要做。他們正在尋找在幾分鐘内制造大量微小寶石的方法，并使用更易于訪問但仍然高能耗的激光系統。他們甚至可能會嘗試加入氮等元素，看看這會如何影響納米鑽石的形狀。（氮在鑽石中非常常見——大約98%的天然鑽石含有百萬分之幾十到幾百的氮原子。）

如果有人讀到這篇文章，正在考慮做一個絕命毒師，但要用鑽石和舊水瓶親自試驗……!别的複雜的物理學就留給科學家吧。

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