在2017年的實驗中，研究人員曾以冰態巨行星海王星和天王星深處的極端溫度和壓力，首次模擬並觀察到「鑽石雨」。美國能源部SLAC國家加速器實驗室的科學家進一步發現，若有氧存在，鑽石雨可在更廣泛的條件下、更多的行星上形成。天文學家認為系外行星中最常見的形式可能就是冰態巨行星。
這項新的研究除了讓天文學家更加瞭解冰態巨行星產生鑽石雨的過程外，也為如何在地球上製造奈米鑽石提供了新方法。奈米鑽石目前廣泛應用在藥物輸送、醫療感測器、無創手術和量子電子學上。
Image©DOE/SLAC國家加速器實驗室2017年的實驗也是首次在混合物中看見鑽石的形成，後來科學家又用了許多不同的混合材料來實驗。由於碳、氫、氧是海王星和天王星的主要成分，因此科學家選擇了在碳、氫、氧間具有良好平衡的PET塑膠（寶特瓶等材料），來模擬冰態行星內部物質來進行實驗。當研究人員以高功率光學雷射在PET中產生衝擊波時，他們透過X射線脈衝觀察到，在幾奈米寬的小區域內，碳原子重新排列成鑽石晶體，而且多了氧的存在，讓碳和氫加速分裂，使奈米鑽石能在更低的壓力和溫度下產生。
研究人員推測，海王星和天王星上的鑽石會比實驗中產生的奈米鑽石大得多，甚至可達數百萬克拉！這些鑽石在數千年內慢慢沉入行星冰層中，並堆聚在堅硬的行星核心外圍。
研究小組還發現，在冰態巨行星內部的極高溫高壓下，還會形成「超離子水」，這是一種最近才被發現，水在三相之外的另一種相態，又被稱為「熱黑冰」。是水分子在極端溫壓下破裂後，氧原子本身形成晶格，而帶正電的氫原子核自由漂浮的狀態，所以超離子水能導電，或許是天王星和海王星何以會出現特殊磁場的原因。
這項研究還提供了透過雷射衝擊PET塑膠這種廉價材料來生產奈米鑽石的潛在可能。目前奈米鑽石是透過爆炸的高能量來將碳重塑為鑽石，其大小和形狀都很難控制，但雷射是一種清潔而可控的方式，如果能設計出適當的流程，就能控制鑽石形成的速度和尺寸。
研究人員下一步打算用含有乙醇、水和氨的液體來進行類似實驗，這些也都是天王星和海王星的主要成分，實驗結果將可讓科學家更加瞭解鑽石雨在其他行星上形成的過程。
Science Advances, DOI 10.1126/sciadv.abo0617
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