Un reciente experimento de laboratorio que reproduce las mismas condiciones que en los dos planetas mostró que existen lluvias de diamantes en Neptuno y Urano.
Los planetas olvidados
Neptuno y Urano, los planetas más lejanos de nuestro sistema solar, a menudo han sido descuidados. Pero un nuevo estudio de los científicos ha dado un giro glamoroso a estos gigantes azules olvidados: proyecciones de diamantes bajo su superficie planetaria. Los investigadores llevaron a cabo un experimento de laboratorio que sugiere que un notable proceso químico probablemente tiene lugar en las atmósferas profundas de Urano y Neptuno. El nuevo estudio se publicó en la revista Nature en mayo de 2020.
Basándose en los datos recogidos en estos planetas, los científicos saben que tanto Neptuno como Urano tienen condiciones ambientales extremas a miles de kilómetros por debajo de sus superficies, donde pueden alcanzar niveles de calor de varios miles de grados y niveles de alta presión, a pesar de sus atmósferas heladas (alrededor de -220°C) que les han valido el apodo de gigantes de hielo.
Una hipótesis que debe ser probada
Un equipo de científicos internacionales, incluyendo investigadores del Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC del Departamento de Energía de los Estados Unidos, realizó un experimento para imitar de cerca las condiciones dentro de los planetas y establecer lo que está sucediendo dentro de los planetas.
Dada la presión extremadamente alta dentro de los dos planetas, la hipótesis de trabajo del grupo era que la presión era lo suficientemente alta como para separar los compuestos de hidrocarburos dentro de los planetas en sus formas más pequeñas, que luego endurecerían el carbono en diamantes.
Reproduciendo la lluvia de diamantes
Así que decidieron probar la teoría de la lluvia de diamantes usando una técnica experimental nunca antes utilizada. Anteriormente, los investigadores habían utilizado el láser de rayos X de la Fuente de Luz Coherente de Linac (LCLS) de SLAC para obtener una medida precisa de la creación de « materia densa caliente », una mezcla de alta presión y alta temperatura que los científicos creen que estaba en el corazón de los gigantes de hielo como Neptuno y Urano.
Además, los investigadores también utilizaron una técnica llamada « difracción de rayos X » que toma « una serie de instantáneas de cómo las muestras responden a las ondas de choque generadas por el láser que imitan las condiciones extremas encontradas en otros planetas ». Este método funcionó muy bien con las muestras de cristal, pero no era apropiado para examinar los no cristales que tienen estructuras más aleatorias.
Cristalización del carbono
Sin embargo, en este nuevo estudio, los investigadores utilizaron una técnica diferente llamada « dispersión de rayos X de Thomson », que permitió a los científicos reproducir con precisión los resultados de la difracción mientras observaban cómo se mezclaban los elementos en las muestras no cristalinas.
Utilizando esta técnica de dispersión, los investigadores fueron capaces de reproducir las difracciones exactas de un hidrocarburo que se separó en carbono e hidrógeno como en el interior de Neptuno y Urano. El resultado fue la cristalización del carbono bajo una presión ambiental y un calor extremos. Esto probablemente resultaría en una lluvia de diamantes a casi 10.000 Km. bajo tierra, hundiéndose lentamente hacia los núcleos de los planetas.
¿Nuevas formas de energía de fusión?
Esta investigación proporciona datos sobre un fenómeno que es muy difícil de modelar por computadora: la « miscibilidad » de dos elementos, o la forma en que se combinan cuando se mezclan », dijo el director del proyecto LCLS Mike Dunne. « Aquí ven como dos elementos se separan, como la mayonesa se separa de nuevo en aceite y vinagre. El exitoso experimento de laboratorio con la nueva técnica también será útil para examinar el entorno de otros planetas.
« Esta técnica nos permitirá medir procesos interesantes que de otra manera son difíciles de recrear », dijo Dominik Kraus, un científico del Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, un instituto de investigación alemán, que dirigió el nuevo estudio. « Por ejemplo, podremos ver cómo el hidrógeno y el helio, elementos que se encuentran dentro de gigantes gaseosos como Júpiter y Saturno, se mezclan y separan bajo estas condiciones extremas. Añadió: « Esta es una nueva forma de estudiar la historia evolutiva de los planetas y los sistemas planetarios y de apoyar los experimentos hacia potenciales formas futuras de energía de fusión ».