碳元素在地核五倍壓力下打破晶體形成的紀錄

碳是宇宙中第四豐富的元素，是所有已知生命的組成基石，也是富含碳的系外行星內部的一種物質。

科學家幾十年的深入研究，碳的晶體結構對其性質有著重要影響。除了石墨和鑽石這兩種在環境壓力下最常見的碳結構外，科學家還預測了幾種在壓力超過一兆帕（Thera Pascal，縮寫 TPa）時可能發現的新的碳結構。這些壓力大約是地球核心壓力的兩倍半，與模擬系外行星內部有關，但在實驗室中無法實現。

也就是說，直到現在，透過國家點燃實驗設施（National Ignition Facility），由牛津大學領導的一個國際研究小組成功量測了壓力達到二兆帕（地核壓力的五倍）時的碳，幾乎是直接探測晶體結構的最大壓力的兩倍。

物理學家艾美·拉齊基·傑尼（Amy Lazicki Jenei）說，令人驚訝的是，在這些條件下，碳不會轉化為任何預測的相，而是在最高壓力下仍保持鑽石結構，遠遠超出其預測的穩定性，證實了鑽石中分子鍵的强度在巨大壓力下仍然存在的預測。這導致了巨大的能量屏障，阻礙了向其他碳結構的轉化。

傑尼表示，大自然是否找到了一種方法來克服在系外行星內部形成預測相的高能障礙，這仍然是一個懸而未決的問題。使用另一種壓縮途徑或從原子結構的碳的同素異形體開始的進一步量測將提供進一步的見解。

【圖：歐洲太空總署；文：節錄自台北市立天文科學教育館網頁】研究全文刊登在2021年1月27日出版的《自然》期刊