45亿公里外海王星真实影像:不计其数的钻石,持续百年的风暴

作者:小千 更新时间:2024-08-07 点击数:

【千问解读】

太阳系的每一个行星都各有特点,人们为这些行星取名字时也很有意思。

45亿公里外海王星真实影像:不计其数的钻石,持续百年的风暴

美丽的太阳系

比如火星上面没有火,水星上面没有水,海王星上面也没有海

,在没有探测器的时候,人们大概只能用星球的颜色为其命名。

今天我们的主角就是这个距离地球有45亿公里的海王星,接下来我们去看看它的真实影像,在上面真的有不计其数的钻石,和持续百年的风暴吗? 钻石是何物?

要知道海王星上是否存在钻石,又是以何种方式存在,我们首先要知道钻石是什么。

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谁能拒绝璀璨的钻石?

在地球上,钻石是极为珍贵的奢侈品,但这种晶莹剔透的钻石,实际上是人们经过精心打磨形成的,它的原石是金刚石

钻石是由碳元素组成的单质晶体,一般情况下,碳元素

在高温和高压下,会结晶形成石墨,也就是我们常见的煤和铅笔芯。

但如果在高温、高压以及还原环境,也就是缺氧的环境下

,就会结晶成金刚石。

由于金刚石的形成过程十分不易,并因其是目前最坚硬,成分最简单的石头。

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未经打磨的金刚石

因此经由它打磨成的钻石才如此珍贵,价格十分昂贵。

地球上的金刚石形成时间都很久远,早在地球诞生之初,它就已经存在了,所以也是存在于地球上最古老的石头。

海王星上的钻石

1846年,这颗真正蓝色的星球被人们观测到,但是我们对这颗星球的了解并不深入。

截止目前为止,只有美国的旅行者2号探测器在1989年从其上方略过。

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抵达海王星的旅行者2号

因为这颗星球距离我们实在太遥远,足有45亿公里,是太阳系中最外层的一颗行星。

海王星是一个实实在在的气态行星,因此在上面自然不会拥有像地球上一样的液态海洋。

但是这并不阻碍,海王星上可能存在一个钻石海洋

科学家模拟海王星的钻石形成

但是在海王星,这样的钻石一抓一大把,就像不要钱一样往出甩。

为了证明海王星上存在的钻石雨,科学家们使用了直线加速器相关光源进行实验。

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钻石雨

由于钻石具有发光性,当它经过太阳照射后,会在夜间发淡青色的磷光,而如果经过X射线照射,就会发出天蓝色的荧光

在海王星上,存在着大量的氢、氦和甲烷

,这些元素相互反应,也使得海王星看上去就是一个幽蓝的星球,就像大海的颜色一般。

科学家使用的这一工具,正是采用了X射线激光器,然后在实验中对海王星的内部条件进行复制,从而了解钻石雨的情况。

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不同光束下的钻石颜色不同

结果科学家发现,海王星的内部,可能存在一个云层,然后在这里形成一个热甲烷海

当海王星上的风暴穿过甲烷分子云的时候,雷击就会使得碳原子核其他化学键分离,由此将碳直接转化为结晶钻石。

这些钻石在重力的作用下,就会在海王星上形成美丽的钻石雨。

而剩下的原子就会分裂成氢,也就是说,碳在分离的时候根本不会呈现流体过渡形式

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去海王星捞点钻石就可以不用上班了吧

所以海王星上的钻石或许比地球上的更加纯粹

,不过科学家认为,这也并不意味着海王星有一个纯钻石核心,但是其中一定有一个被钻石包围的岩石核心。

并且根据预测,如果靠近核心的温度足够高,那么这里可能存在一个液态碳海洋,而其中就会有一个巨大的钻石冰山

在其中畅游。

除了海王星外,与它相邻的天王星内部同样下着钻石雨。

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左为天王星,右为海王星

钻石或许可以解释海王星释放的能量由于海王星位于太阳系的边缘,因此它接受到的太阳热量很少,导致其大气层顶端的温度只有零下218℃

但是科学家却发现,海王星释放出的能量确实其接收到的2.6倍

在肯定钻石的存在和形成后,科学家认为,如果存在于内部的钻石比周围的物质更加密集,那么它就能够释放出大量的引力能,然后使得钻石和周围的物质相互摩擦产生热量。

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持续百年的风暴

也正因为海王星内部可以自己产生大量的能量,所以才能维持在太阳系所有行星中,已知最高速的风暴

太阳系最快的风目前根据观测,上面的风暴速度可以达到2400千米/小时

,几乎达到超音速。

当年在探测海王星的时候,不知道观测了多少个巨大风暴,其中最大的一个要数大黑斑了,它的风暴深度达到5000千米,辐射范围大约为13000*6600千米,几乎可以从波士顿抵达葡萄牙。

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大黑斑

在地球上,世界气象组织将风速分为12个等级,其中12个的风速大约为118千米/小时。

也就是说,海王星上的最大风速比12级风还要快20多倍

,如果人们试图接近海王星去接一捧钻石雨,那简直无法想象他的下场。

毕竟当年旅行者二号在探访海王星的时候,抵达的海王星最近点的距离都有4827千米,这都已经是将探测器置于危险的境地。

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地球上的飓风

海王星风暴快速的原因

不过对于海王星风暴的形成,科学家目前还没有得到准确的结论,但应该与其内部自己产生的能量有关。

按理说如果海王星单纯只有从太阳接收到的热量,那么还无法形成这样的大的风暴,所以其内部的能量起到了更大的作用。

这股能量的作用相当于从两方面加速了海王星上的风暴,一是使得星球内部有足够多的能量来支撑这些大风暴。

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没有被太阳宠爱的海王星

二是它的能量盖过太阳能量,所以使得其无法形成湍流

,就没有办法对大风暴进行减速。

尽管海王星上的风暴不像木星上的大红斑一样,可以持续将近2个世纪,但是上面的风暴已经持续不断地进行了百年。

自1989年观测到大黑斑开始,科学家就一直用哈勃望远镜进行观测,随后发现,这个风暴的正在逐渐消失

,但是新的风暴也在发展。

到2015年,经过26年的时间,大黑斑的风暴深度已经逐渐降到3700千米,整整减少了1000多千米。

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大黑斑的变化

实际上,在观测到大黑斑之前,它或许已经存在多年,所以直到它真的消失,或许也能存在百年。

海王星的神秘之处

除了钻石雨和超大风暴,目前我们对海王星知之甚少,它和天王星一块成为了太阳系的神秘星球。

根据观测,海王星的质量是地球的18倍左右,在它的行星轨道上,有16颗天然卫星

围绕它运动,其中海卫一是最大的一颗。

海王星和天王星一样,拥有一个磁场,使得其可以减缓太阳风对星球内部的影响。

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海王星磁场示意图

它的磁场范围很大,其磁层顶在距离23-26.5倍海王星半径的地方,而磁尾层则延伸至大约72倍海王星半径。

如果火星上能有这样的磁场,那或许具有可能再次形成火星生命。

如今对于这两个冰质巨行星

的形成,科学家没有办法用传统的核心吸积法来解释。

有人认为与原形星盘内的不稳定性有关,有人则认为它们最初形成与太阳附近,只是由于太阳系内侧物质密度过高,所以逐渐被迁移到现在的轨道。

但究竟如何,还是需要科学家继续探索。

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神秘莫测的海王星

只有揭秘它们的形成过程,才有机会让我们更加了解太阳系

和银河系的形成。

对此,尽管目前只有旅行者2号对其进行观测,但是未来,科学家还将发明更好的探测器去揭开海王星和天王星的神秘面纱。

解析天王星和海王星的内核是什么物质?

其实最吸引我眼球的是这两张图片,球体颜色鲜艳,感觉很好看。

有种想抓来捏捏的冲动。

言归正传,科学家对这两个球进行了研究,他们分别是星和海王星。

科学家称,这两个离太阳较远的星球内部存在着某种神秘物质,在高压条件下,内部形成了不稳定化合物及特殊碳氢化合物。

海王星 太阳系第三大和第四大行星,主要是由气体和冰晶构成,最新研究显示,这些气态巨行星内核存在独特的化合物。

据英国每日邮报报道,天王星和海王星是完全由密集气体云构成的冰冷星球,但是最新研究表明,它们的内核包含着奇特物质。

科学家在这些冰冷巨行星内核高压环境中发现奇特的化合物,证实其内部是由奇特晶体构成。

天王星 这些化合物是较高不稳定物质原碳酸构成,由于原碳酸的原子结构类似于纳粹党十字记号,它也被称为“酸”。

冰冻气态巨行星中心存在着巨大压力,其压力是地球海平面压力的400万倍,在密集大气层之下形成奇特的有机“塑料物质”。

莫斯科物理技术学院计算材料发现实验室主管阿提姆-奥加诺维(Artem Oganov)说:“像天王星和海王星这样的体积较小的气态巨行星,主要是由碳、氢和氧构成。

我们发现在这些行星内核高压条件下会形成的化合物,意味着这些行星内核可能主要包含一些物殊物质。

” 这项最新研究报告发表在近期出版的《科学报告》杂志上,他们通过计算预测高压条件下形成的晶体结构和化合物。

之前研究表明,在超级地球行星内部压力条件下,未知盐变体将比普通盐具有更多的钠和氯原子。

同时,他们还发现在高压条件下也会形成新的镁、硅和铝氧化物。

然而,研究小组决定观察当碳、氢和氧组成的有机分子处于该压力条件下将发生怎样的变化,它们是存在于天王星和海王星大气层中的主要元素。

海王星图片 奥加诺维教授说:“这是一个非常重要的系统,因为所有有机化合物‘依赖’碳、氢和氧这三种元素,到目前为止我们并不清楚在极端压力和温度条件下会发生何种变化。

此外,它们对于这些气态巨行星的化学成分具有至关重要的意义。

” 天王星图片 海王星内核压力达到地球大气压力的800万倍,天王星内核压力达到地球大气压力的790万倍。

奥加诺教授和研究小组发现93吉帕斯卡(大约地球大气压力930000倍),甲烷开始分解。

他们发现较重的碳氢化合物在400吉帕斯卡(大约地球大气压力400万倍)压力下,几种新的物质开始形成,其中包括一种独特笼形包合物——能够将其它化合物诱捕其中的氢和甲烷晶格形式。

同时,他们发现碳酸变得具有热力学稳定性,该物质正常需要强酸保持其合成性,仅存在于非常低温度的真空环境中。

它们可能在天王星和海王星岩石金属内核周围形成较厚的层状结构。

它们形成于0.95吉帕斯卡,大约是地球大气压力1万倍,被认为类似于木卫二等冰冷卫星内部压力。

奥加诺维教授说:“之前认为这些卫星的海洋直接接触岩石内核,并在其中发生化学反应。

我们的研究表明,卫星内核应当被结晶碳酸‘包裹’,这意味着内核与海洋之间的反应是不可能发生的。

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海王星,距离太阳最远的一颗行星

海王星是介于地球和巨行星(木星和土星)之间的一颗中等大小的行星,它的质量既是地球质量的17倍,也是木星当中质量的1/18。

因为它的质量较为典型的类木行星相比较还很小,而且它的密度、以及组成成份、和内部的主要结构也与类木行星有十分显著的差别,海王星和天王星在一起直接被归为类木行星的一个子类,冰巨星。

海王星是太阳系八大行星当中距离太阳最远的一颗行星,因为它的体积是太阳系当中第四大的,质量则排名第三。

海王星的一些质量大约是地球的17倍,因为在大气层当中85%是氢气,13%是氦气,只有2%是甲烷,还有少量的氨气。

在大气层当中的甲烷,只是使行星呈现出蓝色的一部分主要原因。

海王星具有太阳系当中最强烈的风,通过所测量到的时速高达2100公里。

海王星在云顶的温度是-218°C(55K),因为它距离太阳最远,因此是太阳系之中最冷的一个地区之一。

海王星核心的温度约为7000 °C,可以和太阳的表面进行相对的主要比较,也和大多数已知的行星一样十分相似,海王星可能会有一个固态的核,但是它的表面很可能就会覆盖着一层冰,因为它具有一些磁场和极光,因甲烷受太阳的一些照射而产生的烟雾。

海王星的被发现,也是唯一通过利用数学进行预测而非有计划的通过观测而发现的一些行星。

天文学家则利用天王星当中一些轨道的摄动从而推测出海王星的存在与一些计划。

从而计算出海王星位置的一些相关推算。

海王星同地球比较质量和热量。

在寻找太阳系以外的行星领域,海王星则被用作一个通用代号,指所发现的有着类似海王星质量的一些系外行星,就如同天文学家们常常说的那些系外木星。

因为它的轨道距离太阳很远,因此海王星从太阳那里所得到的热量就很少,因为在大气层的顶端温度只有-218 °C(55 K),而由大气层顶端向内的温度则在稳定上升。

和天王星也十分类似,由于星球内部热量的来源是未知的,然而结果却十分显著。

因此作为太阳系最外侧的一些行星,海王星内部的一些能量就可以大到去维持太阳系所有行星系统当中已知的一个最高速风暴。

海王星内部的一些主要结构和天王星十分相似,由于地幔的总质量相当于10到15个地球的质量,因为它富含水,氨,甲烷和其它一些主要成份,因此在行星学上称之为冰,它是高度压缩的一个过热流体,通常也被叫作水-氨大洋。

海王星的大气层主要包括大约从顶端向中心的10%到20%,从而高层大气主要是由80%氢和19%氦所组成,甲烷、氨和水的含量也会随高度降低而增加;因此内部大气底端的温度则会更高,同时它的密度也会更大,进而逐渐和行星地幔的过热液体逐渐混为一体。

海王星内核的压力是地球表面一些大气压的数百万倍,它通过比较转速和扁率就可知海王星的一些质量分布不如天王星那么集中。

因此在高海拔处,海王星的大气层当中只有80%氢、19%氦,也存在着微量的一些甲烷,它主要的吸收带会出现在600纳米以上波长的红色和红外线的主要光谱位置。

海王星对流层的一些云带直接取决于一些不同海拔高度的主要成分,它的高海拔的云则出现在气压低于1帕之处,温度使甲烷可以直接凝结。

压力在1巴至5巴(100kPa至500kPa),被认为氨和硫化氢的云就可以直接形成。

只有压力在5帕以上,云才极有可能包含氨、硫化氨、硫化氢和水。

更深处的水冰云可以在压力大约为50巴(5MPa)处被发现,温度才能达到0 °C。

海王星同时有着与天王星类似的一些磁层,磁场相对自转轴有着一个高达47°的倾斜,并且它偏离核心至少得需要0.55的 半径,或者是在偏离物理上的中心13500公里。

海王星的一些偶磁矩大约是2.2×10T·m(14μT·RN,RN是海王星的半径),磁场的偶极成分则在海王星磁赤道大约为14microteslas(0.14G)。

海王星磁场就是因为一些非偶极成分,所包括的相对强度极有可能会超过磁偶极矩的强大四极矩,因此才对组合有着很大的一个贡献,在几何结构上非常的复杂。

海王星的一些光环在地球上也只能观察到一些暗淡模糊的圆弧,而非一个十分完整的光环。

海王星的行星影像,因为海王星有14颗已知的天然卫星,其中最大的、也是唯一拥有足够质量才成为球体的海卫星。

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