"Los diamantes son para siempre", es un dicho común que alude al valor extremo de los diamantes, que se encuentran entre las sustancias más raras que se encuentran naturalmente en la tierra. Los diamantes son también una de las sustancias más valoradas en la tierra, en parte debido a su rara ocurrencia y en parte debido a las muchas aplicaciones que tiene el mineral. Al ser la sustancia natural más dura de la tierra, los diamantes son un componente crucial en la fabricación de objetos de perforación. Teniendo en cuenta el alto valor que tienen los diamantes, es casi impensable que en Urano y Neptuno, los diamantes no son raros en absoluto, ya que llueven de las nubes. Si bien tal escenario suena como un guión de una película de ciencia ficción, los científicos han confirmado que los diamantes realmente caen del cielo en los dos planetas. Un informe reciente publicado en Nature Astrophysics indicó que los investigadores del SLAC National Accelerator Laboratory pudieron formar diamantes microscópicos a partir de un trozo de plástico, después de recrear las condiciones extremas que se encuentran en el manto de los dos gigantes de hielo.
El Experimento
Mientras que la naturaleza extraña (o asombrosa) del espacio se ha estudiado durante muchos años, la teoría de llover diamantes en Neptuno y Urano ha sido polarizante entre los astrofísicos, con algunos científicos desacreditando la teoría. Los defensores de la teoría no han producido hechos convincentes. Todos los experimentos realizados para apoyar la teoría no produjeron los resultados requeridos, ya que los investigadores no pudieron recrear las condiciones extremas presentes en los mantos de Urano y Neptuno que eran necesarias para la formación de diamantes, donde las temperaturas alcanzaron 5000 Kelvin mientras se excedía la presión Gigapascales 700. Eso fue hasta hace poco cuando los investigadores del SLAC National Accelerator Laboratory pudieron replicar las presiones y temperaturas extremas de los gigantes de hielo utilizando un láser óptico de alta potencia, así como un láser de rayos X de electrones libres para enviar pulsos de rayos X. a velocidades ultrarrápidas a través de una forma de plástico, poliestireno. El poliestireno es un hidrocarburo que se compone de átomos de hidrógeno y carbono y tiene una estructura que se asemeja mucho a la del gas metano presente en los planetas de hielo gigantes. Los investigadores estaban entusiasmados de ver la formación de diamantes microscópicos después de enviar la primera y la segunda onda de choque de rayos X a través del poliestireno. Los investigadores utilizaron una fuente de luz coherente Linac para emitir pulsos de rayos X ultrarrápidos que duran menos de un nanosegundo (duran un femtosegundo) y fueron fundamentales para registrar el proceso que ocurre en una duración igualmente breve. El estudio fue publicado más tarde en una edición de la revista Nature Astrophysics y envió al mundo astrofísico a un frenesí.
Condiciones en Urano y Neptuno
Urano y Neptuno se clasificaron como gigantes de hielo y no como gigantes de gas como se pensaba originalmente. Los dos planetas son los únicos dos gigantes de hielo en el Sistema Solar y, por lo tanto, bastante similares en tamaño, apariencia y composición. Urano es el tercer planeta más grande del Sistema Solar, mientras que Neptuno es el cuarto planeta más grande del Sistema Solar. Al estar compuesto principalmente de gases, los dos planetas también se encuentran entre los planetas menos densos del Sistema Solar. Los dos planetas son azules en apariencia, Neptuno tiene un tono más oscuro de azul que Urano. Las atmósferas de los dos planetas son extremadamente gruesas; extendiendo 17.2 millas en Uranus y 12.2 millas en Neptune, y ambos son similares en composición; compuesto de gases de hidrógeno, metano y helio. Los mantos de ambos gigantes de hielo están formados por hielos que incluyen metano, agua y amoníaco. Las condiciones en los dos planetas se encuentran en los extremos y aumentan en intensidad más cerca de los núcleos. En Neptuno, se cree que la presión atmosférica debajo de las nubes más bajas es de hasta diez gigapascales y aumenta a aproximadamente 700 gigapascales en el núcleo del planeta con temperaturas tan altas como 5,400 K.
Se estima que las presiones experimentadas en el núcleo de Urano son tanto como 800 gigapascales, mientras que las temperaturas se cree que son tanto como 5,000 K. Los científicos creen que las condiciones en el manto de los dos planetas son ideales para la descomposición del metano, separando átomos de hidrógeno del carbono átomos y, en definitiva, la formación de diamantes que caen sobre los núcleos de los planetas.
Primeros estudios
La existencia de diamantes en los planetas de hielo gigantes del Sistema Solar fue sugerida por primera vez por Marvin Ross, un renombrado erudito que en 1981 escribió un artículo titulado "¿La capa de hielo en Urano y Neptuno, diamantes en el cielo?" En el libro, él declaró que el interior de los dos gigantes de hielo estaba hecho de inmensas cantidades de diamantes. Marvin Ross argumentó que la inmensa presión atmosférica presente en el interior de los planetas, combinada con temperaturas extremas, libera átomos de carbono de los átomos de hidrógeno, lo que lleva a la formación de diamantes. Marvin basó su argumento en un experimento que involucró al gas metano en un procedimiento de compresión de onda de choque. Otros experimentos posteriores realizados por otros científicos de renombre como Sandro Scandolo confirmaron que a una gran presión, el gas metano podría transformarse en hidrocarburos, con la presión establecida al menos 300 gigapascales. Los científicos de la Universidad de California en Berkeley que utilizaron una célula de yunque de diamante lograron el resultado a temperaturas de 2500 kelvins y presiones de 50 gigapascales.
Estas temperaturas y presiones extremas son equivalentes a las condiciones debajo de las nubes en Neptuno. Los científicos del Laboratorio de Geofísica llevaron a cabo otro experimento en el que pudieron desestabilizar la composición química del metano a temperaturas de 2000 Kelvin y una presión de gigapascales 7. Sin embargo, todos los experimentos no dieron como resultado la formación de diamantes ya que la tecnología existente limitaba los niveles de presión y temperaturas alcanzados, lo que impedía a los científicos recrear las condiciones presentes en el interior de los dos planetas gigantes de hielo. Sin embargo, algunos científicos se mostraron escépticos de la teoría que afirma la existencia de diamantes en Urano y Neptuno, afirmando que la presencia de hidrógeno y agua que se mezcla con el gas metano en las atmósferas de los planetas pondría en peligro las reacciones químicas. Otros declararon que la concentración de carbono en dos gigantes de hielo no era lo suficientemente alta como para permitir la formación de diamantes, independientemente de la cantidad de presión o temperatura ejercida sobre los gases.
