"Lluvia de diamantes" en planetas gigantes: ¡más común de lo que se creía!
Que la lluvia es vital para la existencia todo el mundo lo sabe, pero... ¿te imaginas una “lluvia de diamantes”? Es algo relativamente frecuente en los planetas gigantes helados, y abre la puerta a nuevas investigaciones.
En los planetas gigantes helados, una lluvia muy valiosa cae con más frecuencia de la que hasta ahora podíamos imaginar. El agua por si sola ya es muy preciada, y por supuesto todo organismo con vida depende de ella, pero... ¿te imaginas una "lluvia de diamantes"?
Aunque parezca ficción, este fenómeno existe. Investigadores del Centro de Aceleración Lineal de Stanford (SLAC) descubrieron que el oxígeno aumenta esa precipitación considerada exótica, pero que es relativamente frecuente en los planetas helados gigantes, y, de paso, revelaron un nuevo camino para fabricar nanodiamantes en la Tierra.
Por primera vez, ha sido posible observar la "lluvia de diamantes", a partir de un experimento en el que los investigadores imitaron las temperaturas y presiones externas que se encuentran de forma natural en las profundidades de los gigantes de hielo Neptuno y Urano.
¿Qué se sabe hasta ahora?
El estudio realizado proporcionó una imagen más completa de cómo se forma esta "lluvia de diamantes" en otros planetas y, paralelamente, de cómo aquí en la Tierra podría ser una nueva forma de fabricar nanodiamantes que tienen una serie de aplicaciones en la administración de fármacos, sensores médicos, cirugía no invasiva, fabricación sostenible y electrónica cuántica.
Según Siegfried Glenzer, director de la División de Densidad de Alta Energía del SLAC, a través de un estudio anterior se vio directamente la formación de diamantes a partir de cualquier mezcla, y desde entonces se han realizado muchos experimentos con diversos materiales puros. Sin embargo, el científico informa de que en el interior de los planetas el proceso es más complejo, porque hay muchas más sustancias químicas en la mezcla, y eso es lo que quieren averiguar: qué tipos de efectos tienen estas sustancias químicas adicionales.
En colaboración con el SLAC, un grupo liderado por el Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), de la Universidad de Rostock en Alemania, y también por la École Polytechnique de Francia, publicó los resultados del nuevo estudio en la revista Science Advances.
Plástico PET para simular las condiciones de los gigantes de hielo
Anteriormente, los investigadores habían utilizado un material plástico fabricado a partir de una mezcla de hidrógeno y carbono (componentes claves en la química general de Neptuno y Urano). No obstante, además de estos dos materiales, los gigantes helados también poseen otros elementos, como el oxígeno.
Recientemente, los científicos optaron por el plástico PET, muy utilizado en envases de alimentos, botellas y recipientes. La intención era reproducir con más precisión la composición de los planetas helados. Dominik Kraus, físico del HZDR, señala que el PET tiene un buen equilibrio entre carbono, oxígeno e hidrógeno, y por eso fue elegido para simular la actividad de estos gigante de hielo.
El mejor aliado del diamante es el oxígeno
Se utilizó un láser óptico de alta potencia en el instrumento Matter in Extreme Conditions (MEC) del Linac Coherent Light Source (LCLS) del SLAC para crear ondas de choque en el PET y, a continuación, los investigadores investigaron lo que ocurría en el plástico con pulsos de rayos X.
Estudando um material que se assemelha ainda mais à composição dos gigantes de gelo, os pesquisadores descobriram que o oxigênio aumenta a formação da chuva de diamantes. Fonte: Greg Stewart/SLAC National Accelerator Laboratory pic.twitter.com/jdrgP9eQce
— Amanda Souza (@AmandaS47889121) September 5, 2022
Mediante un método llamado difracción de rayos X, los científicos observaron cómo los átomos del material plástico se reorganizaban en pequeñas regiones de diamante, y también pudieron medir la rapidez y el tamaño de estas regiones mediante otro método llamado dispersión de ángulo pequeño, que no se había probado antes.
El resultado más sorprendente fue determinar que estas regiones de diamante crecían hasta alcanzar unos pocos nanómetros de ancho, y que con la presencia de oxígeno en el material, los nanodiamantes eran capaces de crecer a presiones y temperaturas más bajas que las conocidas hasta entonces.
Nuevos descubrimientos, y muchas incógnitas
Estos nuevos descubrimientos podrían afectar a nuestra comprensión de los planetas en galaxias lejanas, ya que los científicos creen que los gigantes de hielo son, en teoría, la forma más común de planeta fuera de nuestro sistema solar.
Se sabe que el núcleo de la Tierra está formado principalmente por hierro, pero se sigue estudiando cómo la presencia de elementos más ligeros puede alterar las condiciones de la fusión y la transición de fase, según ha informado Silvia Pandolfi, científica y colaboradora del SLAC.
Pandolfi añade más: "nuestro experimento demuestra cómo esos elementos pueden cambiar las condiciones en las que los diamantes están formándose en los gigantes de hielo. Si queremos modelar planetas con precisión, necesitamos aproximarnos lo máximo posible a la composición real del interior del planeta".