Diagrama de estado de hidrocarburos a alta presión y temperatura. El diagrama muestra las diferentes condiciones necesarias para la formación de diamantes, así como las transiciones de fase seleccionadas (líneas continuas) y los interiores planetarios (discontinuos). Los estudios que utilizan compresión estática (área naranja y área roja) observan la formación de diamantes a presiones y temperaturas más bajas que los experimentos de choque (área azul), que la observan solo en condiciones en las que el hidrógeno es metálico. Los resultados presentados aquí confirman que la formación de diamantes puede ocurrir en las condiciones que se encuentran en el interior poco profundo de Urano y Neptuno, incluidas subestimaciones de las condiciones de temperatura. Condiciones de formación de diamantes en tereftalato de polietileno impactado, (c10h8oh4)n (área verde), también se muestran la curva de fusión del diamante y la isentropo de Júpiter. Crédito: Naturaleza Astronomía (2024) DOI: 10.1038/s41550-023-02147-x
Centro de Investigación Dr. SLAC en California. Un equipo internacional de investigadores dirigido por Mungo Frost 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 Schönefeld. Los resultados proporcionan pistas sobre la estructura de los complejos campos magnéticos de estos planetas.
En trabajos anteriores sobre láseres de rayos X, los científicos descubrieron que los diamantes se forman a partir de compuestos de carbono debido a las altas presiones en el interior de grandes planetas gaseosos. Estos luego se hunden en el interior del planeta como una lluvia de piedras preciosas procedentes de capas superiores.
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 que se suponía anteriormente. En cuanto a los planetas gaseosos, la lluvia de diamantes ya se forma a una profundidad menor de lo que se pensaba y tiene una fuerte influencia en la formación de campos magnéticos.
Además, también son posibles lluvias de diamantes en planetas gaseosos más pequeños que Neptuno y Urano y conocidos como «mini-Neptunos». Estos planetas no existen en nuestro sistema solar, pero sí se encuentran fuera de él en forma de exoplanetas.
La investigación fue publicada en la revista. Naturaleza Astronomía.
En su camino desde las capas exteriores de los planetas hacia las capas interiores, las lluvias de diamantes penetran en gas y hielo, creando corrientes de hielo conductor. Las corrientes de fluidos conductores actúan como una especie de dinamo a través de la cual se forman campos magnéticos planetarios.
«Las lluvias de diamantes probablemente influyen en la formación de los complejos campos magnéticos de Urano y Neptuno», afirmó Frost.
El grupo utilizó como fuente de carbono una película plástica hecha de poliestireno, un compuesto de hidrocarburos. Bajo una presión muy alta, los diamantes se forman a partir de la lámina, un proceso similar al que ocurre en el interior de los planetas y que puede replicarse en el XFEL europeo.
Con la ayuda de células de diamante y láseres, los investigadores han creado las altas presiones y temperaturas superiores a los 2.200 grados centígrados que prevalecen en el interior de los gigantes gaseosos helados. Las celdas de sello actúan 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 europeos XFEL, se pueden observar con precisión el momento, las condiciones y la secuencia de formación de diamantes en la celda del sello.
El equipo de investigación internacional también incluye científicos del XFEL europeo, los centros de investigación alemanes DESY en Hamburgo y el Centro Helmholtz de Dresde-Rossendorf, así como otros institutos de investigación y universidades de diferentes países. El consorcio europeo de usuarios de XFEL HIBEF, que incluye los centros de investigación HZDR y DESY, contribuyó significativamente a este trabajo.
«Gracias a esta colaboración internacional, hemos logrado grandes avances en el XFEL europeo y hemos obtenido nuevos conocimientos significativos sobre los planetas helados», afirma Frost.
Más información:
Mungo Frost et al., Dinámica de la precipitación de diamantes a partir de hidrocarburos en condiciones interiores de planetas helados, Naturaleza Astronomía (2024) DOI: 10.1038/s41550-023-02147-x
Proporcionado por el XFEL europeo
referencia: Investigadores revelan nuevos hallazgos sobre lluvias de diamantes en planetas helados (8 de enero de 2024) Consultado el 9 de enero de 2024 en https://phys.org/news/2024-01-reveal-diamond-ice-planets.html
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