Joyas cósmicas: ¿por qué llueven diamantes en algunos planetas?

No en todos los planetas llueve agua como ocurre en la Tierra, de hecho, este es el único donde esto sucede debido a que tiene agua líquida en la superficie. Ya existían registros de que en ciertos planetas llueven piedras preciosas. Tal es el caso de Neptuno y Urano, donde hay una alta cantidad de metano que a su vez contiene carbono. Cuando esta sustancia es aplastada por las grandes presiones de sus atmósferas, se forman diamantes que acaban cayendo en forma de precipitación.

Un equipo internacional de investigadores dirigido por especialistas del Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC del Departamento de Energía de Estados Unidos, en California, ha obtenido nuevos conocimientos sobre la formación de lluvias de diamantes en planetas helados como Neptuno y Urano, utilizando el láser de rayos X europeo XFEL en Schenefeld. Los resultados, que se publicaron en la revista Nature Astronomy, proporcionan pistas sobre la formación de los complejos campos magnéticos de estos planetas.

En trabajos anteriores con láseres de rayos X, los científicos descubrieron que los diamantes deberían formarse a partir de compuestos de carbono en el interior de los grandes planetas gaseosos debido a la alta presión que reina allí.

Estos, luego se hundirían aún más en su interior como una lluvia de piedras preciosas desde las capas superiores. Así, cuando hace mucho calor y la atmósfera es muy densa, la presión y las altas temperaturas forman diamantes que se acumulan. Se vuelven aún más pesados y llueven.

Joyas desde el cielo

Un nuevo experimento en el XFEL europeo ha demostrado que la formación de diamantes a partir de compuestos de carbono comienza a presiones y temperaturas más bajas de lo previsto. Para los planetas gaseosos, esto significa que la lluvia de diamantes ya se forma a una profundidad menor de lo que se pensaba y, por lo tanto, podría tener una influencia más fuerte en la formación de los campos magnéticos.

Además, la lluvia de diamantes también sería posible en planetas gaseosos que son más pequeños que Neptuno y Urano y se denominan “mini-Neptunos”. Estos astros no existen en nuestro sistema solar, pero sí han sido registrados como exoplanetas fuera de él.

En su camino desde las capas exteriores a las interiores de los planetas, la lluvia de diamantes puede arrastrar gas y hielo, provocando corrientes de agua congelada conductora de energía. Las corrientes de este tipo de fluidos conductores actúan como una especie de dinamo a través de la cual se forman los campos magnéticos de los planetas.

La lluvia de diamantes probablemente influye en la formación de los complejos campos magnéticos de Urano y Neptuno, según concluyeron los especialistas en su documento.

El grupo de investigadores utilizó como fuente de carbono una película plástica hecha de poliestireno, un compuesto de hidrocarburos. A partir de la lámina se forman diamantes bajo una presión muy alta, un proceso que se produce de la misma manera que en el interior de los planetas y que se puede reproducir en el XFEL europeo.

Los científicos generaron con ayuda de células de diamante y láseres la alta presión y la temperatura de más de 2.200 grados centígrados que prevalecen en el interior de los gigantes gaseosos helados. Las celdas de sello funcionan como un mini tornillo de banco en el que la muestra se aprieta entre dos diamantes. Con la ayuda de los pulsos de rayos X del XFEL se pueden observar con precisión el tiempo, las condiciones y la secuencia de formación de los diamantes en la celda del sello.

El equipo de trabajo internacional también ha incluido a científicos del XFEL europeo, los centros de investigación alemanes DESY en Hamburgo y el Centro Helmholtz de Dresde-Rossendorf, así como otras instituciones de investigación y universidades de diferentes países. El consorcio europeo de usuarios de XFEL HIBEF, en el que participan los centros de investigación HZDR y DESY, contribuyó significativamente a este trabajo.

* Mungo Frost es investigador de la División Científica de Alta Densidad de Energía del Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC de California, EE. UU.