Există într-adevăr ”ploaie de diamante” pe Uranus și Neptun

La prima vedere, Uranus și Neptun sunt doar bile, plictisitoare, de molecule neinteresante. Dar ascunzându-se sub straturile exterioare ale acelor lumi, poate exista ceva spectaculos: o ploaie constantă de diamante. „Giganții de gheață” pot evoca imaginea unei creaturi asemănătoare lui Tolkien, dar este numele pe care astronomii îl folosesc pentru a clasifica cele mai îndepărtate planete ale sistemului solar, Uranus și Neptun. În mod confuz, totuși, numele nu are nimic de-a face cu gheața în sensul în care l-ai recunoaște în mod normal – ca, de exemplu, cuburile de gheață din băutura de pe masă.

Distincția vine din ce sunt făcute aceste planete. Giganții gazosi ai sistemului, Jupiter și Saturn, sunt formați aproape în întregime din gaz: hidrogen și heliu. Prin acumularea rapidă a acelor elemente, aceste planete uriașe au reușit să se umfle până la dimensiunea lor actuală. În schimb, Uranus și Neptun sunt formați în mare parte din apă, amoniac și metan. În adâncurile (nu atât de) înghețate, sub vârfurile norilor verzi sau albaștri ale lui Uranus și Neptun, există multă apă, amoniac și metan. Dar acești giganți de gheață au probabil nuclee stâncoase înconjurate de elemente care sunt probabil comprimate în stări cuantice exotice. La un moment dat, acea ciudățenie cuantică trece într-o „supă” suprapresurizată, care se subțiază în general cu cât te apropii de suprafață. Dar adevărul să fie spus, nu știm multe despre interioarele giganților de gheață.

Ultima dată când am primit date de prim-plan ale acestor două lumi a fost acum trei decenii, când Voyager 2 a trecut în misiunea sa istorică. De atunci, Jupiter și Saturn au găzduit mai multe sonde în orbită, dar imaginile noastre cu Uranus și Neptun s-au limitat la observațiile telescopului. Pentru a încerca să înțeleagă ce se află în interiorul acelor planete, astronomii și oamenii de știință planetari trebuie să ia acele date și să le combine cu experimente de laborator care încearcă să reproducă condițiile interioarelor acelor planete. În plus, folosesc o matematică de modă veche bună – o mulțime. Modelarea matematică îi ajută pe astronomi să înțeleagă ce se întâmplă într-o anumită situație pe baza unor date limitate. Și prin acea combinație de modelare matematică și experimente de laborator ne-am dat seama că Uranus și Neptun ar putea avea așa-numita ploaie de diamante. Ideea ploii de diamante a fost propusă pentru prima dată înainte de misiunea Voyager 2 care a fost lansată în 1977.

Raționamentul a fost destul de simplu: noi știm din ce sunt alcătuiți Uranus și Neptun și știm că lucrurile devin mai fierbinți și mai dense cu cât intri mai adânc într-o planetă. Modelarea matematică ajută la completarea detaliilor, cum ar fi că regiunile interioare ale mantalei acestor planete au probabil temperaturi undeva în jur de 7.000 kelvin (12.140 grade Fahrenheit sau 6.727 grade Celsius) și presiuni de 6 milioane de ori mai mari decât atmosfera Pământului. Aceleași modele ne spun că straturile exterioare ale mantalei sunt oarecum mai reci – 2.000 K (3.140 F sau 1.727 C – și oarecum mai puțin intens presurizate (de 200.000 de ori presiunea atmosferică a Pământului). Și așa, este firesc să ne întrebăm: Ce se întâmplă cu apa, amoniacul și metanul la acele temperaturi și presiuni? În cazul metanului, în special, presiunile intense pot rupe molecula, eliberând carbonul. Carbonul își găsește apoi frații, formând lanțuri lungi. Lanțurile lungi se strâng apoi împreună pentru a forma modele cristaline precum diamantele.

Cel mai bun mod de a valida această idee ar fi trimiterea unei nave spațiale către Uranus sau Neptun. Aceasta nu va fi o opțiune în curând, așa că trebuie să mergem pe a doua cale: experimentele de laborator. Pe Pământ, putem trage lasere puternice către ținte pentru a reproduce foarte scurt timp temperaturile și presiunile găsite în interiorul giganților de gheață. Un experiment cu polistiren (alias Styrofoam) a reușit să facă diamante de dimensiuni nanometrice. Nu, Uranus și Neptun nu conțin cantități mari de polistiren, dar plasticul a fost mult mai ușor decât metanul de manipulat în laborator și, probabil, se comportă foarte similar. De asemenea, Uranus și Neptun pot menține aceste presiuni mult mai mult decât un laser de laborator, așa că probabil că diamantele ar putea crește pentru a fi mult mai mari decât cele nanometrice. Rezultatul final? Pe baza a tot ceea ce știm despre compoziția giganților de gheață, structurile lor interne, rezultatele experimentelor de laborator și modelarea noastră matematică, ploaia de diamante este un lucru foarte real. Sursa: space.com