作者:劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的布莱安娜·毕晓普 一位艺术家对富含碳元素的外星星球55的描绘
在实验室环境中，通过NIF的发现科学项目进行的实验第一次达到了与理解这些系外行星内部碳结构相关的极限压力
信用:欧空局/哈勃/M
Kornmesser 碳是宇宙中第四丰富的元素，是所有已知生命的组成部分，也是富含碳的系外行星内部的物质
科学家数十年来的深入研究表明，碳的晶体结构对其性质有重大影响
除了石墨和金刚石(在环境压力下发现的最常见的碳结构)之外，科学家们还预测了几种在压力大于1000吉帕斯卡(GPa)时可能发现的新的碳结构
这些压力，大约2
是地核压力的5倍，对于模拟系外行星内部是相关的，但在实验室里是不可能实现的
也就是说，直到现在
根据“发现科学”计划，学术科学家可以进入LLNL的旗舰国家点火设施(NIF)，由LLNL和牛津大学领导的一个国际研究小组已经成功地测量了压力达到000 GPa(相当于地球核心压力的5倍)的碳，几乎是直接探测晶体结构的最大压力的两倍
该结果今天发表在《自然》杂志上
“令人惊讶的是，我们发现，在这些条件下，碳不会转变成任何预测的相，而是保持钻石结构直到最高压力，”LLNL物理学家艾米·杰内说，他是这项研究的主要作者
“在我们的实验中，导致碳的亚稳态金刚石结构在环境压力下无限期存在的超强原子间键(需要高能才能断裂)也可能阻碍其在1,000 GPa以上的转变
" 合作的学术部分由牛津大学教授贾斯汀·沃克领导，他称赞了实验室的开放获取政策
“NIF发现科学项目对学术界非常有益，”他说
“它不仅让有经验的教师有机会提出在其他地方做不到的实验建议，更重要的是，它还让未来的高级科学家研究生有机会在一个完全独特的设施中工作
" 该团队还包括来自罗彻斯特大学激光能量学实验室(LLE)和约克大学的科学家，他们利用NIF独有的高功率、高能量和精确的激光脉冲整形技术，使用斜坡形激光脉冲将固体碳压缩到2,000 GPa
这使得他们能够使用x光衍射平台测量晶体结构，并捕捉到原子晶格的纳秒级快照
这些实验几乎是记录任何材料x光衍射的最高压力的两倍
研究人员发现，即使在这些强烈的条件下，固体碳仍然保持着远远超出其预测稳定性范围的钻石结构，证实了钻石中分子键的强度在巨大压力下仍然存在的预测
这导致了阻碍向其它碳结构转化的巨大能量屏障
“大自然是否已经找到了一种方法来克服太阳系外行星内部形成预测阶段的高能障碍，这仍然是一个悬而未决的问题，”哲尼说
“使用另一种压缩途径或从碳的同素异形体开始进行进一步的测量，这种同素异形体的原子结构需要较少的能量来重新排列，这将提供进一步的见解
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