[中配]深入地下時壓力變化的驚人現象

看看這個水瓶 當我們擠壓它時 不會發生什麼特別的事 對吧 裏面的水保持不變 在巨大的壓力下 瓶子可能會明顯變形 但裏面的水仍然是水 就像液體和流體一樣 具有相同的密度 那麼如果我們拿一塊 更堅硬的物體 一塊鐵 用手去壓它 會發生什麼呢 不會有明顯的變化 當然在極大的重量下 它可能會變形 但金屬仍會保持 金屬的形態 不會變成液體或脆化 但是如果我們對這些材料 施加相同的極端壓力 會發生什麼呢 我們敢打賭 你會感到驚訝 在這個視頻中 你將瞭解到 氫氣是否能轉變爲金屬 究竟是什麼 毀壞了潛水器Titan 在地下哪裏有足夠的水 可以將我們整顆星球 淹沒在一公里深的 液體之下 哪裏常常下鑽石雨 在今天的視頻中 你會學到這一切 以及更多內容 極端壓力 別忘了點贊 並訂閱我們的頻道 以獲取更多有趣的內容 現在讓我們踏上 前往地球中心的旅程 首先從遠處開始 探索我們星球 在大氣層中的軌道壓力 然後我們將下降到地表 最終到達我們星球的核心 在這個過程中 我們將瞭解氣體 水 鐵和其他物質 在不同壓力下 會發生什麼 但是我們先來定義一下 壓力的意義 簡而言之 它是施加在單位面積表面上的力 這個概念 可以用一個簡單的例子來說明 即使用你的智能手機 想象一下 將一個與手機短邊大小 相同的鐵立方體 放在屏幕上 立方體壓在下面屏幕的區域上 壓力等於立方體的重量 除以它施加的面積 屏幕紋絲不動 它可以輕鬆應對那種壓力 現在我們把同樣的立方體 放在屏幕上 但這次放在它的一個角上 別在家嘗試 這個屏幕幾乎肯定會裂 發生了什麼 這是同一個立方體 但是它沒有變重 沒錯 重量是一樣的 但施加的面積變得小多了 因此壓力顯著增加 我們的祖先注意到了這個規律 他們意識到 用尖銳的棍子刺穿動物的皮毛 要容易得多 最終他們反轉了毛 大約在3500年前的青銅時代 人們將金屬棒磨尖 以製作釘子 我們今天仍在使用的一項發明 這難道不令人着迷嗎 人們還不知道什麼是壓力 無法測量它 卻已經知道怎麼增加它 哦 對了 我們怎麼測量壓力 使用什麼單位呢 不僅僅採用了一種 而是幾種計量單位 由於我們將在這個視頻中 以行星規模進行工作 我們將使用大氣壓 作爲最方便和最具說明性的單位 我們先來澄清一下 這是什麼意思 如果你不知道的話 頭頂上那片 一直延伸到太空的空氣 並不是沒有重量的 就連亞里士多德也明白 空氣是有重量的 如果你用你呼出的溼氣 來給氣球充氣 然後讓它漂浮 它會掉到地上 但是如果你用氣罐裏的氦氣 將它充滿 它會漂到天花板上 因爲氦比空氣輕 因此地球在海平面的壓力 被認爲是一個大氣壓 現在讓我們來澄清一下 一個大氣壓意味着什麼 是多還是少 這相當於一匹大型馬 或一頭沉重的牛踩到你的腳 這可不是開玩笑 當動物四足着地時 重達500到600公斤的動物 每條腿對地面的壓力 大致相同 那麼爲什麼我們並不總是感受到 大氣壓力一馬的 重量形式存在呢 這是因爲我們的內臟 血液和組織 向外施加相同的壓力 平衡了外部壓力 這裏還有幾個例子 來幫助理解 你汽車輪胎的壓力 大約是二個大氣壓 花園噴灑器 以二到四個大氣壓 爲草坪澆水 意識咖啡機在沖泡室內 以八到十個大氣壓 沖泡咖啡 洗車時的水壓 可以超過一百個大氣壓 我們已經弄清楚了空氣壓力 但水呢 相同的原則適用 淺得越深壓力越大 因爲水也有重量 而且你下得越深 頭上的水體積就越大 從某個深度開始 你需要一個封墊的防護 否則你會被壓扁 既然我們已經大致理解了壓力的概念 現在讓我們開始一段激動人心的 極端壓力之旅 我們將帶上一百克水 十克鐵和一克氫 觀察它們在不同壓力下的變化 我們開始吧 萬億層位於地球上方 一千公里處 壓力是十的負十三次峯 是的 我們開始我們的太空之旅 這裏的壓力 比地球表面的正常大氣壓力 低十萬億倍 這裏幾乎沒有 幾乎是完美的宇宙真空 在如此極端的條件下 物質會發生什麼變化 實際上 大部分時候並沒有什麼異常 金屬仍然是金屬 具有它的所有特性 塑料仍然是塑料 玻璃仍然是玻璃 它們可以在這裏存留 數百萬年而毫無變化 所以我們的那塊鐵 在這裏不會發生什麼 但是水和氫氣呢 哦 這就有意思了 我們把水裝在容器裏 把氫氣裝在氣球裏 一個氫氣足以充氣 一個小氣球 在幾乎沒有外部壓力的真空中 氫氣仍然是氣體 但氣球會膨脹 因爲內部壓力高於外部壓力 它最終會膨脹 甚至可能會爆裂 如果我們在這個高度釋放氫氣 它會簡單地擴散 形成一朵小青雲 隨着時間推移 逐漸變得稀薄 水會發生完全不同的情況 如果我們將水從容器 直接釋放到太空中 它將會同時開始沸騰 蒸發並結冰 在常規壓力下 無法同時看到這三個過程 這是因爲水在低壓力下 從液體轉變爲氣體 然後迅速將熱量 釋放到空曠的空間中 導致冰凍 我們所知的水的液態形式 只因大氣壓力而存在 壓力越低 水越想掙脫並蒸發 這就是爲什麼水在海平面上 沸點爲100攝氏度 而在珠穆朗瑪峯上 卻只有69攝氏度和156華氏度 在無壓力條件下 水無需加熱 便會極快地蒸發 現在想象一下 如果我們的水 裝在一個普通的瓶子裏 在宇宙的失重狀態下 我們將會目睹 令人難以置信的景象 如果你稍微打開瓶蓋 水蒸氣就會猛然湧出 通過瓶口衝出 像噴氣一樣 推動瓶子向前 人在這樣的條件下 可以生存多久 答案僅僅幾秒鐘 在如此低的壓力下 血液會迅速沸騰 使我們在凍死 或窒息之前失去意識 讓我們繼續沿着壓力尺度 進行我們的旅程 中層大氣的上邊界 位於離地球一百公里 62英里處 壓力約爲 三乘以十的負七次方 這是外層空間 開始的冥異邊界 這裏的壓力 比地球表面低一千萬倍 但仍然顯著高於 深空真空中的壓力 在如此壓力下 熟悉的材料會發生什麼 幾乎和我們之前的位置 一模一樣 雖然壓力更大 但依然非常低 我們的這塊金屬 一點也不會改變 然而氫氣氣球 會膨脹到巨大的程度 甚至可能會爆裂 如果氫氣被釋放 它會四散而去 逐漸失去密度 液體在這裏面臨的挑戰 與在一千公里高度時 是一樣的 在這種壓力下 水不能以液態存在 在如此低的壓力下 水無法保持液態 它要麼立刻沸騰 變成蒸汽 要麼凍結變成冰 這意味着 在這個高度 冰是水的自然狀態 如果加熱它 它不會以通常的方式融化 相反 它將直接從固態變爲氣態 而不會經過液態 這個過程被稱爲昇華 在這個高度 尋找複雜生命形式 是一項無望的努力 我們知道 如果沒有液態水 就不可能出現類地球生命 意外攜帶到這個高度的 細菌和孢子 可能能夠承受壓力和溫度 但會立即被輻射摧毀 總的來說 我們有充分的理由認爲 這個區域幾乎是無菌的 我們繼續旅程嗎 平流層距地球30公里 18.6英里 壓力是0.01個大氣壓 這裏確實有一些壓力 儘管0.01個大氣壓 算是最低的 這足以賦予空氣溫度 實際意義 我們的測試材料 在這裏表現不同 但並不是所有的材料 這塊鐵沒有變化 然而氫氣布魯米 已經縮水了 氣體變得稍微密集了一些 但其性質沒有改變 它仍然是氣體 水也會迅速開始沸騰 變成一團冰晶雲 但是顯著更大體積的水 在容器內 會比在100公里處 更有時間凍結 如果加熱到零攝氏度以上 它將再次變成液體 這與之前的層次 有顯著差異 這裏的水 有可能維持生命 然而重要的是要記住 在如此低的壓力下 生命所需的氧氣 在水中的溶解度 遠不如常規壓力下 例如即使在溫暖的水族館 這個高度的魚 也無法生存 這是一個奇怪的悖論 水是溫暖清新且乾淨的 但無法呼吸 那麼我們繼續向地球深處前進 並逐步增加壓力 地球上的壓力 是一個大氣壓 這是正常大氣壓的區域 在這裏一切如我們所知 水在流動 風在吹拂 你可以在沒有 宇航服的情況下生活 那塊金屬 在此沒有改變形狀 而水也沒有 在一個大氣壓下 生命的豐盛令人驚歎 它無處不在 在空氣中 在水中 在地球表面 及其下方 這裏材料的性質 被很好的理解 那麼讓我們繼續 沿着壓力刻度向下移動 從這裏開始 我們的旅程將帶我們 進入地球的深處 我們距離地球中心 大約6370公里 也就是3959英里 準備好潛入大海嗎 在水下十米 33英尺 壓力大約是 二個大氣壓 沒錯 僅僅下潛十米 壓力就已經翻倍了 在海洋中 壓力每增加十米 大約增加一個氣壓 每下降一米 環境都在緩慢 而堅定地變化 然而這個深度 不足以改變 我們帶來的樣本性質 在40米 131英尺的水下 壓力大約是 五個大氣壓 在這裏我們將看到 各種海洋生物 和休閒潛水員 對他們來說 40米通常是 潛水的最大深度 那麼我們的樣本呢 金屬依然是金屬 保持着它的形狀 水也基本保持不變 然而一個 充滿氫氣的氣球 會壓縮到 原來大小的近一半 如果它在表面的直徑 爲30釐米 那麼在這個深度的直徑 將稍微超過17釐米 請注意它並不會漏氣 而是由於壓力 內部的氫氣 變得更密集 體積減小 讓我們潛得更深一些 在水下1.2公里 壓力約爲 121個大氣壓 在這裏我們遇見了 深海海洋生物 特別是我們將看到 著名的臭泡泡 它的身體有一種 沒有鱗片的膠狀物質組成 它沒有游泳bladder 這在如此壓力下 很容易塌陷 這條魚完美地 適應了它的環境 2公里 1.25英里 在水下壓力是 201個大氣壓 在這個深度 我們能找到抹香精 它們的肋骨 通過柔韌的軟骨 與脊柱相連 這使得它們的胸腔 在高壓下能夠壓縮 而不是斷裂 而現在我們將 進一步下潛 3.5公里 2.2英里 在水下壓力約爲 380個大氣壓 泰坦潛水器的悲劇 很可能發生在這裏 深度爲3.8公里 當時它正朝着 泰坦尼克號的殘骸前進 這艘潛水器 用於商業潛水 探索泰坦尼克號的殘骸 災難的具體原因仍不清楚 然而380個大氣壓的壓力 壓塌了潛水器的船體 本質上這是一次內爆 船上的所有人都瞬間遇難 他們沒有時間 去理解發生了什麼 因爲我們的大腦處理信息 需要150毫秒 而水和泥土 卻只用了20毫秒 就奪走了每一個人的生命 讓我們更深入 直達瑪利亞納海溝的最深處 在10.9公里深的水下 壓力爲1086個大氣壓 對我們這些 在陸地上的人來說 這種壓力是難以想象的 沒有可靠保護的人 在這裏會瞬間被壓死 探究如此深度 需要最耐用和可靠的技術 事實上 建造宇宙飛船的船體更簡單 你不相信嗎 讓我們比較一下 航天器和潛水器 必須承受的壓力差異 在太空中 艙內的壓力 只有一個大氣壓 而艙外的壓力 幾乎爲零 在接近11公里的深度 潛水器內部的壓力 仍然是一個大氣壓 但外部壓力 卻超過了1000倍 沒有任何航天器 甚至包括那些 發送到金星的航天器 都無法承受 如此巨大的壓力差 你可能認爲 在如此深的地方 沒有生命存在 但事實並非如此 各種神奇的深海生物 在這裏生活和繁殖 到目前爲止 在這些極端深度 已鑑定出 約10到15種物種 這些是生活在 完全黑暗中 溫度不超過 40攝氏度的複雜生物 這樣的深度 使光合作用變得不可能 但細菌已經適應了 以硫酸氫鹽和釘爲代謝物 生命在如此高壓環境下 存在的事實 顯著拓寬了 我們對生命物理 極限的理解 它們比之前想象的 要寬得多 但是我們的樣本 在這裏會發生什麼呢 氫變得如此密集 以至於體積 縮小了好幾倍 如果我們的氣球 在水面上的直徑 爲30釐米 那麼在海溝底部 它將壓縮到僅3釐米 減少10倍 然而那隻氣球 在到達溝底之前 就會遭遇 與泰坦潛水系 相同的命運 地球上沒有任何 彈性材料能夠承受 如此極端的壓力差 我們的水龍器 也是如此 從這一點開始 我們將討論 我們的樣本狀態 假設它們處於 能夠承受 如此巨大壓力的 理想容器中 那水呢 在1086個大氣壓下 它的體積會減少嗎 出乎意料的是 沒有 儘管水具有流動性 和形狀變化的能力 但它幾乎是不可壓縮的 即使你把水 密封在鉛球裏 然後用大錘擊打它 水仍會通過 鉛中的微小裂縫滲出 但不會減少體積 這是什麼原因呢 氫分子之間 有很多空隙 使它們能夠壓縮得更近 然而水分子 已經緊密排列 但由於它們 並不是不斷運動的 水才變得流動 至於那塊金屬 毫無疑問 無論在太空 還是在巨大海洋壓力下 它都保持原樣 如果我們繼續深入地球 會發生什麼 那麼通常情況下 地表下如此深度的壓力 會是多少 而不是水下的壓力呢 會是一樣的嗎 不 壓力會更大 因爲岩石比水重得多 這很明顯 因爲石頭甚至沙子 在水中很快就會沉下去 讓我們繼續前行 但這次走進地窖內部 地下11公里 6.8英里 壓力大約是3000個大氣壓 溫度超過400攝氏度 那是752華氏度 這是一場熊熊大火 我們來看看 我們的樣本情況如何 氫氣被壓縮 但仍然處於氣態 沒什麼特別的變化 然而 水卻經歷了非凡的變化 人們可能會認爲 在比其沸點高四倍的溫度下 它應該會瞬間蒸發 然而巨大的壓力 改變了一切 在這樣的條件下 水轉變爲超臨界流體 這是一種既具有液體 又具有氣體特性的 迷人而奇異的狀態 我們的金屬樣本 在這裏沒什麼特別的變化 它的融化溫度會略微升高 電阻也會增加 但不會有明顯的變化 它連紅光都不會開始發出 這個深度沒有生命 至少在科拉超深鑽孔的樣本中 沒有發現任何生物 順便說一下 我們有一段 關於在科拉超深鑽孔中 發現內容的詳細視頻 請查看右下角的鏈接 讓我們更深入一些 快速穿越一公里又一公里 一英里又一英里 在大約70公里的深度 我們已經穿過了地殼 進入了上地脈 這一地球的主要層次 佔據了其體積的約84% 這一層延伸到約2900公里 也就是1800英里 這一層的壓力 以驚人的速度不斷上升 讓我們更深入的進入地脈 地下200公里 124英里壓力達到7萬個大氣壓 溫度高達1500攝氏度 2700華氏度 那麼我們的樣本 在這裏會發生什麼 幾乎沒有什麼 鐵依然是鐵 甚至不會融化 因爲這個深度的溫度 在1200到1500攝氏度之間 即2200到2700華氏度 鐵在常規大氣壓下的 熔點是1538攝氏度 但它肯定會發出 亮紅色和橙色的光 水保持在超臨界流體狀態 氫氣進一步被壓縮 但仍然保持氣態 極端的溫度 使其無法變成液體 在這個深度更迷人的 不是我們的樣本 而是環境本身 在這裏你會發現橄欖石 灰石和石榴石等奇特礦物 隨着壓力增加 原子在某個點突然重新排列 形成一種新的晶格 化學成分保持不變 但礦物本身卻完全轉變 最常見的例子就是 碳轉變成鑽石 這兒有鑽石嗎 絕對是 這正是它們形成的地方 鑽石形成的過程 需要數百萬 甚至數十億年 自然在如此深的地方 開採它們是不可能的 然而在火山地區 鑽石可以隨岩漿 一起被帶到地表 當它固化時 形成富含鑽石礦藏的金玻璃管 後來人們將這些金玻璃管 轉變爲巨大的圓錐形採石廠 現在讓我們更深入一些 力效四百公里 相當於兩百四十八英里 壓力爲十四萬大級 溫度高達一千六百攝氏度 二九零零華氏度 我們仍然在上地脈 但我們的田樣本 與之前的層次幾乎沒有變化 因爲壓力阻止了它融化 它會更加明亮地發光 水的變化也很小 依然保持在超臨界狀態 氫氣仍然以氣體的形式存在 我們周圍發生了什麼 在上層地脈中 我們看到了橄欖石和石榴石 在這裏加入了一種 異域品種的石榴石 稱爲Majorite 隨着深度和壓力的增加 橄欖石逐漸轉變爲 另一種礦物瓦茲利巖 這種礦物極爲稀有 外觀如同其名字所暗示的那樣 異乎尋常 像一個飛船碎片 更深處我們會發現 環狀玻璃石 它看起來令人着迷 尤其是在考慮到這種 礦物的形成地點和方式時 在地球表面 環概石仍然非常稀少 但在地脈中卻相對豐富 而這種豐富性 有着引人入勝的含義 黃化石可以在其晶體結構中 儲存水 實際上可以達到 這個假設與地震數據非常一致 如果正確的話 地脈中的環石陰層 所含水量遠超過地球上 所有海洋的總和 如果這些水 以某種方式被釋放 併到達地表 它將以連續800米厚的層 覆蓋整顆星球 我們繼續深入地下660公里 400英里 壓力爲24萬個大氣壓 溫度高達1800攝氏度 那是3270華氏度 在這個深度 我們進入了下地脈 鐵依然保持固態 現在變得更亮 呈現出蛋白色 氫氣被高度壓縮 但仍然保持氣態 水繼續保持在其超臨界狀態 我們周圍發生了什麼 發生了一些重要的事情 在如此極端的壓力下 它們的晶體結構發生了變化 我們現在處於美鈣礦的領域 伴隨微量的鋁和鐵 這種礦物通常被稱爲布里奇曼礦 是地球地脈中 最豐富的礦物之一 尤其是在下地脈中 在這個深度 布里奇曼礦佔據了 三分之二的成分 剩下的三分之一 主要是鈣鈣礦或鈣鈦礦 其比例大致相等 在這裏我們來解釋一些事情 儘管你可能會感到震驚 布里奇曼礦主導着下地脈 該層從約六百六十公里 延伸到二千九百公里 也就是四百一十到一八零零裏 直達地球核心的邊緣 下地脈佔據了 地球體積的一半以上 具體來說大約是百分之五十五 由於這個層次中 有百分之七十是鑰石 這意味着我們星球大約百分之四十 由一種幾乎沒有人 見過的礦物組成 因其稀有性 真是一個奇特的悖論 但我們不會就此止步 讓我們深入去達到 一百萬個大氣壓的壓力 及其更高 在升達二線二百公里處 我們達到了 一百萬大氣壓的壓力里程碑 這裏的溫度高達三千攝氏度 也就是五四三零華氏度 我們現在處於下地脈的下部 環境基本保持不變 但這是我們所攜帶樣本的 重要壓力閾值 讓我們看看它們發生了什麼 過去科學家們相信 在這樣的條件下 水會轉變爲一種 被稱爲冰石的奇妙狀態 這種冰呈現出金屬特性 它的密度是普通冰的四倍 並且能夠有效導電 這是因爲極端壓力 使水分子彼此靠得如此之近 以至於氧原子形成了立方晶格 同時氫離子自由移動 這使得攜帶電荷成爲可能 然而最近的研究表明 溫度高達3000攝氏度的 強烈熱量 使水無法形成冰石 相反 它很可能仍然保持在超臨界狀態 話雖如此 這個問題尚未完全解決 仍然是科學討論的主題 我們的鐵樣本怎麼樣 它將發生顯著變化 鐵很可能會從其標準的 結晶結構發生相變 轉變爲一種被稱爲鐵鐵的 更緻密形式 在這種狀態下 鐵的密度更高 更加緊湊 並且在極端溫度和壓力下 更加穩定 那氫呢 在這個深度 氫被壓縮到僅幾毫米的直徑 加熱到這樣的程度 其原子失去電子 轉變爲等離子體 進入一種像能夠導電的 熱氣體的物質狀態 隨着我們繼續向下 我們最終達到了 地球地脈與核心之間的邊界 即古藤堡不連續面 2900公里 也就是1800英里 位於地下 壓力大約爲138萬大氣壓 溫度可達3540度 6330華氏度 這個壓力有多大 我們換個角度來看 你認爲站在一隻 高跟鞋上的自由女神 像會對她的基座 施加如此大的壓力嗎 差不多吧 事實上 你需要在第一座 自由女神像上 再疊加五個半的 自由女神像 自然沒有任何基座 能夠承受如此重的負荷 在這個深度 水和鐵的表現 與前一層相似 但是氫呢 現在事情變得更加有趣了 冰具有金屬特性 這個想法 聽起來已經很令人驚訝 而氣態氫轉變爲金屬 簡直就像是鍊金屬一樣 不是嗎 以前認爲氫 在140萬大氣壓下 可以轉變爲金屬 然而現在研究表明 需要更高的壓力 在140萬個大氣壓下 氫氣可能不會 轉變爲金屬狀態 而是會進入超靈界狀態 正如之前所討論的 這種獨特狀態 發生在極端溫度 和壓力下 在這種情況下 物質同時表現出 液體和氣體的特性 好的 在這個深度 我們周圍發生了什麼 下地漫的主要 礦物布里奇曼礦 在這裏無法承受壓力 這導致了另一次轉變 它的正交晶格崩潰 轉變爲一種 更爲緻密的層狀結構 這種新物質 被稱爲後蓋帶礦 後蓋帶礦 形成了神祕的地雙層 這是一個厚度 可達200公里的區域 位於地漫與地殼的交界處 由於這兩種異常現象 這一層層 讓科學家困惑多年 第一個是密度躍變 在某些區域 密度突然變化 彷彿有一條 看不見的邊界 第二個是波速 通過這個層的地震波 根據其方向 以不同的速度傳播 這爲什麼奇怪 想象一下 把一顆小石子 扔進瓶頸的湖面 看着漣漪 以不同的速度 向不同的方向擴散 很長一段時間 這一直是個謎 但後蓋帶礦的發現 幫助科學家 理解了這些奇特現象 現在讓我們繼續 向我們的最終目的地下降 地下3000公里 1926英里 壓力大約爲 150萬大氣壓 這裏的溫度高達 4200攝氏度 7600華氏度 我們已經進入 地球的外鐵河 在這樣的條件下 鐵處於熔融狀態 所以外核部分 大約厚2250公里 有非常熱的液態金屬組成 現在讓我們朝着 地球的中心前進 6371公里 3958英里 地球的中心 壓力達到 370萬大氣壓 溫度高達6000攝氏度 我們現在處於內核 半徑爲1220公里 與外核不同 內核是固態的 儘管溫度驚人 但巨大的壓力 使其無法融化 在如此極端的條件下 會發生什麼 內核主要由 鐵鎳合金組成 且含有較輕的元素 如硅硫碳氧 以及可能的氫 由於巨大的壓力 它保持固態 如果我們能看到 內核會顯得 閃耀着明亮的白光 這個內核 是地球巨大磁場 發生器的核心 保護我們免受 有害的太陽輻射 使生命得以蓬勃發展 而無需依賴地下避難所 這個深度 我們的樣本怎麼樣 水可能保持在 超臨界流體狀態 但也有可能 轉化爲高溫等離子體 等離子體 是一種典型存在於 恆星熱核反應堆 或閃電中物質的 特殊狀態 而鐵則會迴歸其本質 但在極端條件下 它的周圍 是地球的鐵鎳核心 溫度高達 驚人的六千攝氏度 比太陽表面還要熱 再加上巨大的壓力 鐵將從熔融狀態 轉變爲幾乎發白的固態金屬 那氫呢 有人可能會想 氫氣是否會在地球的核心 最終獲得金屬屬性 不幸的是 沒有 它更可能保持在超臨界狀態 要獲得金屬特性 如果地球的核心壓力 低於四百萬大氣壓 那麼這樣的條件 在哪裏能夠找到呢 顯然 在太陽系的其他行星上 那是我們下一個目的地 在壓力方面 氣體巨星 木星和土星 以及冰巨星 天王星和海王星 特別值得我們深入探索 這些行星的成分差異很大 木星和土星 主要由約四分之三的氫 和四分之一的氦組成 讓我們簡短地來一次 木星之旅 穿過其大氣的氣態 和氣液層後 我們到達一個距離 行星中心 約零點八個半徑的點 在那裏遇到了一片 巨大的液態氫和氦海洋 此處的壓力 約爲六十九萬大氣壓 而這片海洋深不可測 我們再下潛八千公里 也就是四九七零英里 這裏的壓力 達到兩百萬大氣壓 液態氫處於一種 非常特殊的狀態 但尚未開始 轉變爲金屬氫 那麼氦呢 由於海洋不僅含有氫 還含有氦 因此值得注意的是 氦保持在其標準液態形態 有趣的是 氦的密度比液態氫要大 這就是爲什麼 這兩種液體開始分離 隨着我們深入 壓力持續上升 在地表線兩萬公里處 壓力達到四百萬大氣壓 氫開始轉變爲金屬狀態 當我們達到 二五零零公里的深度 也就是五零零英里時 金屬氫開始穩定 這種形式的氫能導電 但仍然保持液態 在重力的影響下 更重的氦物滴 開始穿過粘稠的金屬氫 這個過程釋放出一些熱量 結果是什麼? 我們觀察到 木星核心周圍 形成了一層不斷增厚的氦 伴隨着熱能 向太空輻射出去 今天認爲 這種熱量是導致 木星能量異常的 主要原因之一 你可能會問 是什麼奇怪的現象? 事實上 木星向太空輻射的熱量 遠遠超過 它從太陽接受到的熱量 順便提一下 土星也發生類似現象 這意味着 行星擁有自身的內部熱源 氦與在液態金屬氫的層中 似乎就是這樣的一個來源 在土星和海王星上 也是如此 但在海王星上 發生了一些更有趣的事情 我們要飛過去嗎? 海王星的成分不同 它的氣氛和內部富含水 甲烷和氨 這些穩定的物質 在壓力超過 100萬個大氣壓之前 表現的可預測 此時甲烷分解爲 碳和純水 在如此高的壓力和溫度下 碳會發生什麼? 你猜對了 海王星的氣氛 爲鑽石的形成 提供了完美的條件 在大氣中直接形成的鑽石 在重力和其他物理過程的作用下 降落到星球表面 形成一種被稱爲 鑽石雨的壯觀現象 現在想象一下 數百萬噸鑽石 緩緩穿過一個 巨大行星幽暗 濃稠的黑暗