钻石星是10年前的事情,相当于天文界,已经是旧闻了,但对于大多数民众来说,还有新鲜感。
恒星演化恒星演化,可能很多人都知道了。恒星是由宇宙中最常见的氢原子组成的,平时恒星燃烧自己的氢元素抵御自己的引力塌缩,直到燃料消耗殆尽变成白矮星、中子星、黑洞。具体形成什么,主要看恒星质量有多少,大恒星才能形成黑洞。象太阳这样的小型恒星,最终只能形成白矮星。
恒星在生命期间燃烧氢原子其实是核聚变的过程,从氢变成氦,释放能量;当氢原子用完了,它会用氦来核聚变,氦聚变后变成碳+氧,又释放一些能量;在氦气用完,则要用碳来聚变成硅……这样一级级的合成下去,直到中等质量的铁元素,恒星就再也不能做元素合成了,因为比铁重的元素合成是要吸收能量,而不是释放能量。
在元素合成的过程中,要点燃氦的核聚变,需要的压力比氢的核聚变大,但释放的能量比氢的核聚变小,同样,点燃碳的核聚变也是压力要大于氦,但释放的能量小于氦。这样有个问题,就是小型恒星可能没有能力燃烧到铁元素,比如我们的太阳。它在燃烧到碳-氧元素后,内核的压力不够点燃核聚变,于是就开始熄灭了。太阳这样的恒星,死亡后得到是白矮星,所以这颗前身是太阳的白矮星,主要成分是碳-氧元素。
太阳死亡后形成白矮星,直径大约3000公里,与月球相比还略小一点。可是生前的太阳直径是140万公里。
钻石星球如果一颗白矮星主要成分是碳,那么在足够的压力下,它会变成尺寸最小的结晶体,也就是钻石。地球上碳的形态多种多样,其中单质的主要是两种,石墨+金刚石,从体积上来讲,金刚石更紧密些。
能形成钻石星的白矮星,要求碳元素含量比较高,大概在30%以上,最少15%,否则不能聚集成钻石。同时,碳-氧的比例也有要求,即碳的数量不能少于氧原子的数量。
钻石星球也不是一颗圆形钻石,而是有结构的,一层层的。它的金刚石部分不在表面。
表层可能有一个其他杂质的壳,核心部分还有一个温度很高的核,只有中间地幔一样的部分是钻石。所以,钻石星球看起来并不是亮晶晶的。
宇宙之大无奇不有,目前发现的钻石星球距离我们大概50光年。前面讲了钻石星的形成,说明这种钻石星球可能是常态。可是人类是无法拥有任何一颗的,因为现在人类连火星都没登上,无人飞船连太阳系都没有飞出去,50光年,几乎就是另一个世界了。50光年什么概念呢?距离我们最近的恒星是比邻星,大概4光年。
地球上人造金刚石技术已经很成熟,大量的金刚石刀具一般都是用人造金刚石,价格也不贵。比如玻璃刀、钻头、锯片、某些打磨用的砂轮等等,还有半导体行业用的薄片金刚石。
传统的人造金刚石颗粒,就是将石墨在5GPa~10GPa的压力下(50~100个大气压)升高温度到2000°C(1000~3000°C),然后石墨中就会有金刚石结晶出现。由于大规模的建设和工业制造,我国的人造金刚石产量占世界的90%,只是高端的品种市场占比还不行,比如用于高端芯片的大尺寸金刚石薄片。
下图是我国出产的常见的生产人造金刚石的6向顶压机
从这里可以看出,钻石其实不贵,珠宝行业维持的高价很容易就被捅破,除非是10克拉以上的精品钻石,否则没有收藏价值。所以,也不需要对50光年以外的那颗大石头耿耿于怀。

已解决