Si vous pensez que le temps est mauvais sur notre planète, pensez aux géants de glace Neptune et Uranus, où des pressions intenses et des températures super chaudes sont censées provoquer des pluies de diamants en cascade. Des chercheurs ont recréé cet effet sur la Terre.
En utilisant des lasers optiques très puissants pour chauffer rapidement du polystyrène, les chercheurs ont pu produire puis étudier cette pluie de diamants en laboratoire, un résultat qui pourrait nous aider à mieux comprendre les conditions qui règnent sur d’autres planètes comme Neptune et Uranus.
Ce résultat pourrait nous aider à mieux comprendre les conditions qui règnent sur d’autres planètes, comme Neptune et Uranus, et à étayer certaines de nos suppositions sur le type de processus chimiques qui se déroulent à l’intérieur des géantes de glace de notre système solaire et au-delà, selon l’équipe issue d’institutions américaines et allemandes.
“Auparavant, les chercheurs ne pouvaient que supposer que les diamants s’étaient formés”, explique le chercheur principal Dominik Kraus, du Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf en Allemagne. “Lorsque j’ai vu les résultats de cette dernière expérience, ce fut l’un des meilleurs moments de ma carrière scientifique.”
L’instrument Matter in Extreme Conditions au SLAC. Crédit : SLAC National Accelerator Laboratory
Sur Neptune et Uranus, les scientifiques pensent que des pressions intenses poussent l’hydrogène et le carbone présents sur les planètes à se transformer en diamants – tout cela se passe à environ 8 050 kilomètres (5 000 miles) sous la surface.
Il n’y a pas de polystyrène sur ces planètes, mais il s’agit d’un substitut chimique approprié pour les composés formés à partir du méthane, que l’on trouve en abondance sur Neptune et Uranus.
Pour recréer l’effet, les scientifiques ont créé deux ondes de choc dans le plastique polystyrène, en utilisant l’instrument Matter in Extreme Conditions du SLAC National Accelerator Laboratory pour générer une énorme quantité de chaleur.
Lorsque les deux ondes de choc se sont rejointes, elles ont créé des températures d’environ 5 000 kelvins (4 727 degrés Celsius ou 8 540 degrés Fahrenheit) et des pressions d’environ 150 GPa (près de la moitié des niveaux de pression au cœur de la Terre) – des conditions similaires à celles que l’on pense exister sur Neptune et Uranus.
En conséquence, presque tous les atomes de carbone du plastique ont été incorporés dans des structures en diamant de quelques nanomètres de large seulement, alors que sur Neptune et Uranus, les scientifiques affirment que le poids des diamants pourrait atteindre des millions de carats.
“Le temps d’expérimentation est très court”, a déclaré l’un des membres de l’équipe, Dominik Kraus, du Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, à Nicola Davis du Guardian. “Que nous ayons vu cette signature très claire des diamants était en fait très, très surprenant”
Savoir qu’une réaction comme celle-ci est possible aide les scientifiques à calculer la taille des planètes en dehors de notre système solaire – elle est généralement mesurée comme une relation entre la masse et le rayon, et la composition chimique d’une planète peut aider à faire ces calculs.
En outre, l’un des mystères que cette expérience de pluie de diamants pourrait contribuer à expliquer est la raison pour laquelle les géantes de glace sont capables de générer plus de chaleur que prévu.
“Ces diamants vont s’enfoncer parce qu’ils sont plus lourds que le milieu environnant et lorsqu’ils s’enfoncent, il y a une friction avec le milieu environnant, et à un moment donné, ils seront arrêtés lorsqu’ils atteindront le noyau – et tout cela génère de la chaleur”, a déclaré Kraus au Guardian.
Enfin, les chercheurs espèrent que leur étude contribuera à la production de diamants ici sur Terre. En particulier, les diamants artificiels actuellement créés à l’aide d’explosifs pourraient être fabriqués plus efficacement à l’aide de lasers, si la recherche peut être développée.
Pour l’instant, il s’agit d’un nouvel exemple de la manière dont la science peut nous aider à comprendre des planètes situées à des milliards de kilomètres de nous, même si nous n’avons aucune chance de les visiter de sitôt.
“Nous ne pouvons pas pénétrer à l’intérieur des planètes et les observer, c’est pourquoi ces expériences de laboratoire complètent les observations par satellite et par télescope”, explique M. Kraus.
Les recherches ont été publiées dans Nature Astronomy.