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发信人: emacs (被淹死的鱼), 信区: Science
标  题: 《新疆域》来自太空的钻石
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年06月15日15:58:13 星期六), 站内信件


                       来自太空的钻石

    科学家在陨星里找到了各种少量的物质，从而不再指望会出现新
的惊喜。然而，不久以前，在芝加哥大学爱德华·安德斯（Edward 
Anders）领导下工作的一个化学家小组却为在陨星里发现钻石而大吃
一惊。

    当然，这并不意味着他们突然发财了，因他们发现的钻石按大小
计都是很微小的。钻石有两类，其中一类如此之小，如果把它们并排
排列起来，那么，大约25万粒才形成一条1英寸长的线。这还算是较大
的。另一类则更小，要1000万粒并排才能延伸到1英寸。但是，这些化
学家仍然很高兴。陨星的钻石，虽然它们是那么微小，却代表了另一
种财富：知识的财富。

    太阳系，包括太阳和所有行星，是在几十亿年前由广漠的尘埃和
气体组成的星云凝聚而成的。在凝聚的过程中，大部分物质逐渐变得
非常热，经历了显著的变化。只凭太阳或地球的组成，是很难判断原
始星云是怎么样的。

    可是，小天体与大天体相比，它们几乎没有经历什么变化。因而
飞行在行星际空间的小流星体比太阳系里任何较大的天体能告诉我们
关于太阳系起源的更多信息。事实上，正是通过对流星体的研究，我
们才知道了太阳系的年龄：46亿年。

    但即使是太阳系从中诞生的尘埃星云也有它自己的历史。在宇宙
的一生中，它并不是没有变化的。最初，星云完全由两种最简单的原
子——氢和氦组成。然而，恒星形成了更复杂的原子而且把其中一些
以恒星风（我们自己的太阳则有“太阳风”）的形式送入太空。体积
庞大而又颇不稳定的红巨星在这方面显得格外活跃。结果，星际气体
云里掺人了较重的原子。有时，恒星作为超新星爆发，于是大量的复
合原子被猛抛进太空，从而使气体星云逐渐掺入了更多的重原子。

    由于我们的地球和我们自己的身体主要是由复合原子组成的，而
这些原子的来源并不是尘埃星云，而是具有“污染性”的恒星（正如
天文学家常说的，我们是“恒星材料”），所以形成太阳系的星云就
是通过上述途径被大量地掺入了较重的原子。

    当尘埃星云里的物质凝聚而形成太阳系，甚至形成诸如陨星这样
的小天体之际，发生了如此多的变化，使我们无法知道很多有关该星
云被重原子“污染”的性质。然而，有一种，也仅有一种物质，它坚
硬得足以不受那些变化的影响，因此能向我们提供关于该星云受“污
染”情况的线索。那种物质就是钻石。

    在恒星内部大量形成的一种元素是碳。碳原子通常以石墨的形式
相当松散地聚集在一起。显然，恒星风和恒星爆发使一些石墨紧密地
聚集在一起，转变成钻石，也就是我们所知的最坚硬的物质。

    可是，陨星里的微小钻石不是纯碳。在它们的结构内部还有含气
体的更加微小的气泡。这些气体看来可回溯到原始星云，藉助封闭的
钻石外壳，在长达几千年（异调注：原文如此，疑有误。研究太阳系
历史的天文学家对只有几千年历史的东西可能不会感什么兴趣）的时
间里避免了发生变化。

    在红巨星里，通过被称为“中子”的微小粒子一个接一个地添加，
缓慢地形成较复杂的原子。这便意味着最后形成的原子趋向于包含相
对少一些的中子。另一方面，当恒星爆发时，所有原子的变化进行得
很快。中子被迫以巨大的速率挤入原子中，所以最后形成的原子趋向
于包含相对较多的中子。

    结果证明陨星里的两类钻石有着不同的起源。这两类钻石都含有
稀有气体氙的微小气泡；但在出现较大钻石的情形里，所含的氙主要
是氙130，它的每个原子包含76个中子；而在出现较小钻石的情形里，
所含的氙则主要是氙136，它的每个原子却包含82个中子。

    因此，似乎较大的钻石由红巨星的恒星风产生，而较小的钻石则
由爆发的超新星产生。

    这可以立刻使我们了解有关原始星云“污染”性质的一些情况，
而且进一步的研究无疑将会提供更多的信息。可能重要的是去了解为
什么恒星最终会形成钻石，而不是更易形成的石墨。别忘了，太空中
所有碳的千分之一可能是以钻石的形式存在。为什么竟然会那样呢？


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