Un equipo internacional de investigadores dirigido por el Dr. Mungo Frost del centro de investigación SLAC 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 también 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 el interior de los planetas como una lluvia de piedras preciosas desde las capas superiores.
Un nuevo experimento en el XFEL europeo ha demostrado que la formación de diamantes a partir de compuestos de carbono comienza ya 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 planetas no existen en nuestro sistema solar, pero sí existen como exoplanetas fuera de él.
La investigación se publica en la revista Nature Astronomy.
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 hielo conductor. Las corrientes 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», afirma Frost.
El grupo 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 investigadores 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 europeos 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 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 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.
«Gracias a esta colaboración internacional, hemos logrado grandes avances en el XFEL europeo y hemos obtenido nuevos conocimientos notables sobre los planetas helados», afirma Frost.
Con información de Nature
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