"Diamantele sunt pentru totdeauna", este o zicală comună care face aluzie la valoarea extremă a diamantelor, care se numără printre cele mai rare substanțe găsite pe planetă. Diamantele sunt, de asemenea, una dintre cele mai valoroase substanțe de pe pământ, parțial din cauza apariției lor rare și parțial datorită numeroaselor aplicații pe care le are mineralul. Fiind cea mai grea substanță naturală de pe pământ, diamantele sunt o componentă crucială în fabricarea obiectelor de foraj. Având în vedere diamante de mare valoare, este aproape de neconceput că pe Uranus și Neptun, diamantele nu sunt deloc rare pentru că ploaia de pe nori. În timp ce un astfel de scenariu pare a fi un scenariu dintr-un film science-fiction, oamenii de știință au confirmat faptul că diamantele într-adevăr cad din cer pe cele două planete. Un raport recent publicat în Nature Astrophysics a declarat că cercetătorii de la Laboratorul Național de Accelerator SLAC au reușit să formeze diamante microscopice dintr-o bucată de plastic, după recrearea condițiilor extreme găsite în mantaua celor doi giganți de gheață.
Experiment
În timp ce natura ciudată (sau minunată) a spațiului a fost studiată de mai mulți ani, teoria ploilor de diamante pe Neptun și Uranus a polarizat printre astrofiziciști, cu unii oameni de știință discreditând teoria. Avocații teoriei nu au produs fapte convingătoare. Toate experimentele efectuate pentru a susține teoria nu au produs rezultatele cerute, deoarece cercetătorii nu au reușit să recreeze condițiile extreme prezente în mantalele Uranus și Neptun care erau necesare pentru formarea diamantelor, unde temperaturile au ajuns la 5000 kelvin în timp ce presiunea a depășit 700 gigapascals. Asta a fost pana de curand, cand cercetatorii de la Laboratorul National de Accelerator SLAC au reusit sa replice presiunile si temperaturile extreme ale gigantilor de gheata folosind un laser optic de mare putere, precum si un laser cu raze X cu electroni liberi pentru a trimite impulsuri cu raze X la viteze foarte rapide printr-o formă de plastic, polistiren. Polistirenul este o hidrocarbură care este alcătuită din hidrogen și atomi de carbon și are o structură care seamănă foarte mult cu cea a gazului metan prezent în planetele gigante de gheață. Cercetatorii au fost incantati sa vada diamante microscopice formand dupa trimiterea primului si a celui de-al doilea raze de radiatii prin polistiren. Cercetatorii au folosit o Sursa de Lumina coerenta Linac pentru a emite pulsuri ultra-rapide de raze X care dureaza mai putin de o nanosecunda (au o durata de femtosecunda) si au avut o importanta critica in procesul de inregistrare a procesului, care se intampla intr-o perioada atat de scurta. Studiul a fost publicat mai târziu într-o ediție a revistei Nature Astrophysics și a trimis lumea astrofizică într-o frenezie.
Condiții asupra uraniului și a neptunului
Uranus și Neptun, ambele clasificate drept giganți de gheață și nu giganți de gaz, așa cum au fost inițial gândiți. Cele două planete sunt singurele gigante de gheață din sistemul solar și, prin urmare, sunt destul de asemănătoare în ceea ce privește mărimea, aspectul și compoziția. Uranus este a treia cea mai mare planetă din sistemul solar, în timp ce Neptun este cea de-a patra cea mai mare planetă a sistemului solar. Fiind constituit în principal din gaze, cele două planete se numără printre cele mai puține planete ale sistemului solar. Cele două planete au aspect albastru, cu Neptun având o nuanță mai închisă de albastru decât Uranus. Atmosferele celor două planete sunt extrem de groase; extinderea kilometrilor 17.2 pe Uranus și 12.2 mile pe Neptun, ambele având o compoziție similară; format din gaze de hidrogen, metan și heliu. Mantalele de pe ambii giganți de gheață sunt compuse din înghețuri, inclusiv metan, apă și amoniac. Condițiile de pe cele două plane se află în extremități și cresc în intensitate mai aproape de miezuri. În Neptun, presiunea atmosferică sub norii inferiori este considerată a fi la fel de mult ca zece gigapascali și crește până la aproximativ gigapascalii 700 de pe planeta, temperaturi fiind la fel de mari ca și 5,400 K.
Presiunile experimentate în nucleul lui Uranus sunt estimate la fel de mult ca gigapascalele 800, în timp ce temperaturile sunt considerate a fi la fel de mult ca și 5,000 K. Oamenii de știință cred că condițiile de manta a celor două planete sunt ideale pentru defalcarea metanului, separând atomii de hidrogen de carbon atomi și, în cele din urmă, formarea de diamante care se scufundă până la miezurile planetelor.
Primele studii
Existența diamantelor în planetele gigantice de gheață ale Sistemului Solar a fost sugerată pentru prima dată de Marvin Ross, un renumit cărturar care în 1981 a scris o lucrare intitulată "Stratul de gheață în Uranus și Neptun - diamante pe cer" el a declarat că interiorul celor doi giganți de gheață a fost alcătuit din cantități imense de diamante. Marvin Ross a susținut că presiunea atmosferică imensă prezentă în interiorul planetelor, combinată cu temperaturi extreme, eliberează atomi de carbon din atomii de hidrogen, ducând la formarea diamantelor. Marvin și-a bazat argumentul pe un experiment care a implicat gazul metan într-o procedură de compresie a undelor de șoc. Alte experimente ulterioare efectuate de alți oameni de știință renumiți, cum ar fi Sandro Scandolo, au confirmat că, la o presiune foarte mare, gazul metan ar putea fi transformat în hidrocarburi, presiunea stabilită fiind cel puțin 300 gigapascals. Oamenii de știință de la Universitatea din California, Berkeley, care au folosit o celulă cu diamant nicovală, au reușit să obțină rezultatul la temperaturi de kelvine 2500 și presiuni ale gigapascalilor 50.
Aceste temperaturi și presiuni extreme sunt echivalente cu condițiile de sub norii din Neptun. Oamenii de știință de la Laboratorul Geofizic au efectuat un alt experiment în care au fost capabili să destabilizeze compoziția chimică a metanului la temperaturi de 2000 de Kelvin și o presiune a gigapascalilor 7. Cu toate acestea, toate experimentele nu au avut ca rezultat formarea de diamante, deoarece tehnologia existentă a limitat nivelul de presiune și temperatură atins, împiedicând oamenii de știință să recreeze condițiile prezente în interiorul celor două planete uriașe de gheață. Cu toate acestea, unii oameni de știință au fost sceptici față de teoria care pretinde existența diamantelor în Uranus și Neptun, afirmând că prezența hidrogenului și a apei care se amestecă cu gaz metan în atmosferele planetelor ar periclita reacțiile chimice. Alții au afirmat că concentrația de carbon din doi giganti de gheață nu a fost suficient de mare pentru a permite formarea de diamante, indiferent de cantitatea de presiune sau de temperatura exercitată asupra gazelor.
