假如有一天站在海王星上，你會發(fā)現(xiàn)在地球上奢侈的鉆石在這里變得一文不值，這里無時無刻不在下“鉆石雨”，這是怎么一回事呢？
太陽系一共有8大行星，其中海王星便是距離太陽最遠的那一個，大概有30個天文單位遠在這個距離上，海王星上繞太陽公轉(zhuǎn)一周需要花費165個地球年，也就是說在海王星上過一年，相當于在地球上過了165年。
海王星距離地球大概在43~47億公里遠，這是什么概念呢？目前人類已知最快的是光速，但是如果從地球發(fā)射一束光，這一束光也要4小時10分鐘才能到達海王星。這么遠的距離也讓人類一直沒有近距離探測這顆星球的機會，直到1977年人類首顆飛掠海王星的探測器“旅行者二號”才發(fā)射升空，從地球到海王星，旅行者二號足足飛行了11年之久，直到1989年才最終抵達海王星，并拍下珍貴照片為我們揭開這顆星球的神秘面紗。
由于距離實在是太遠了，所以海王星并不像火星、水星這些行星很早就被人們觀測并記錄下來，它是第一個通過天體力學計算后，再被人們利用觀測設(shè)備觀測到的。人們在觀測到天王星以后，發(fā)現(xiàn)天王星的運行軌道和理論軌道存在差異，1845年約翰·可夫·亞當斯和埃班·勤維葉根據(jù)天王星是受到一顆更遠位置上的行星影響，所以軌道和理論之間存在偏差，他們預測了這顆尚未被發(fā)現(xiàn)行星的軌道。
到了1846年，柏林天文臺臺長約翰·格弗里恩·蓋爾，果然在他們預測的位置發(fā)現(xiàn)了一顆從未見過的行星，這就是海王星。所以，海王星其實是一顆被天文學家們“計算出來的行星”。后來，人們用羅馬神話中的海神涅普頓(Neptune)給這顆行星命名，翻譯成中文就是海王星。
在太陽系8大行星中，有4顆是氣態(tài)行星，海王星就是其中之一，它不像地球是由巖石、泥土組成的，而是由氫、氦、甲烷等氣體組成。所以海王星雖然體積是地球的72倍，但是重量卻只是地球的17.147倍。
而鉆石的本質(zhì)其實就是碳，是碳原子在高溫高壓條件下產(chǎn)生的特殊晶體結(jié)構(gòu)，所以只要有高溫高壓的條件，還有碳原子就能形成鉆石，在海王星上恰好具備這樣的條件，因為海王星大氣層中含有甲烷。
幾十年前科學家在嘗試人工合成鉆石的時候就發(fā)現(xiàn)，在足夠高的溫度和壓力情況下，甲烷就會分解產(chǎn)生碳原子，碳原子進一步聚合就可以形成鉆石。雖然說海王星的表面非常寒冷，但是在星球內(nèi)部卻是高溫高壓的環(huán)境，在這樣的環(huán)境下就可以滿足甲烷變成鉆石的條件。由于海王星本身密度很小，鉆石的密度又很大，所以在鉆石形成以后會以非常高的速度向星球的核心沉降，等沉降到星球內(nèi)部，這里的溫度和壓力又達到“鉆石”的升華點，鉆石就會被蒸發(fā)形成氣態(tài)返回星球表面。所以海王星上無時無刻不在發(fā)生著鉆石的形成和蒸發(fā)，也就讓海王星上無時無刻在下著“鉆石雨”。
為了探測天王星、海王星這一類原地行星，除了航天器需要使用和燃料電池以外，還必須要依靠一種特殊的加速方式，這就是“引力彈弓”。這是一種上世紀初蘇聯(lián)科學家尤里康德拉圖克提出的，利用前往海王星途中其他行星的重力場來給太空探測器加速，將它甩向下一個目標，在行星之間反復橫跳，最終達到節(jié)省燃料的目的。
在探測海王星的過程中，旅行者二號由于受到太陽引力作用，速度逐漸減弱，一度少于掙脫太陽引力要求的16.7公里/秒的第三宇宙速度。所以它就利用了木星的引力彈弓，在木星的強大引力的作用下狠狠踩了一腳油門，速度一度超過了每秒37公里，遠遠高于第三宇宙速度。
了解完引力彈弓以后，為什么1989年到現(xiàn)在，三十多年的時間里人類再沒有一顆探測器到達海王星進行研究呢？
首先是軌跡約束。由于海王星軌道的特殊性，所以要想發(fā)射探測器必須要有合適的窗口期，而這個窗口期每隔12年才會有一次。即便是在窗口期內(nèi)，我們也必須借助合適位置的木星作為引力彈弓來降低成本，降低長距離星際飛行的成本。
而造成30年來再沒有海王星探測的另一個原因是電池，如果像傳統(tǒng)月球或者火星探測器那樣使用太陽能板，海王星距離太陽實在太遠，陽光非常微弱，而且從地球到海王星至少要十幾年，如果沒有核動力，航天器沒有辦法在離太陽這么遠的地方工作。
雖然面臨很多挑戰(zhàn)，美國航天局也提出了重返海王星的“三叉戟計劃”計劃在2026年發(fā)射首顆探測器，中國航天局也同樣提出了自己的海王星探測計劃，相信不久的將來人類航天器會再次到達這顆神秘的星球。
