"Os diamantes são para sempre", é um ditado comum que alude ao valor extremo dos diamantes, que estão entre as substâncias mais raras naturalmente encontradas na Terra. Os diamantes são também uma das substâncias mais valorizadas na terra, em parte devido à sua ocorrência rara e em parte devido às muitas aplicações que o mineral possui. Sendo a substância natural mais dura da Terra, os diamantes são um componente crucial na fabricação de objetos de perfuração. Considerando os diamantes de alto valor, é quase impensável que, em Urano e Netuno, os diamantes não sejam nada raros, pois chovem das nuvens. Embora tal cenário pareça um roteiro de um filme de ficção científica, os cientistas confirmaram que os diamantes realmente caem do céu nos dois planetas. Um relatório recente publicado na Nature Astrophysics afirmou que os pesquisadores do SLAC National Accelerator Laboratory foram capazes de formar diamantes microscópicos a partir de um pedaço de plástico, depois de recriar as condições extremas encontradas no manto dos dois gigantes do gelo.
The Experiment
Embora a natureza estranha (ou impressionante) do espaço tenha sido estudada por muitos anos, a teoria de chover diamantes em Netuno e Urano foi polarizada entre os astrofísicos, com alguns cientistas desacreditando a teoria. Os defensores da teoria não produziram fatos convincentes. Todos os experimentos conduzidos para apoiar a teoria não produziram os resultados necessários, pois os pesquisadores não foram capazes de recriar as condições extremas presentes nos mantos de Urano e Netuno que eram necessários para a formação de diamantes, onde as temperaturas atingiram 5000 kelvin enquanto a pressão excedia 700 gigapascals. Isso foi até recentemente, quando os pesquisadores do SLAC National Accelerator Laboratory foram capazes de replicar as pressões e temperaturas extremas dos gigantes do gelo usando um laser óptico de alta potência, bem como um raio-laser de elétrons livres para enviar pulsos de raios-x. a velocidades ultra-rápidas através de uma forma de plástico, poliestireno. O poliestireno é um hidrocarboneto que é composto de átomos de hidrogênio e carbono e tem uma estrutura que se assemelha muito à do gás metano presente nos planetas de gelo gigantes. Os pesquisadores ficaram entusiasmados ao ver a formação de diamantes microscópicos após o envio da primeira e segunda ondas de choque de raios-x através do poliestireno. Os pesquisadores usaram uma Fonte de Luz Linear Coerente para emitir pulsos ultra-rápidos de raios X que duram menos de um nanossegundo (duram por um femtossegundo) e foram críticos na gravação do processo que acontece em uma duração igualmente curta. O estudo foi publicado mais tarde em uma edição da revista Nature Astrophysics e enviou o mundo astrofísico em um frenesi.
Condições em Urano e Netuno
Urano e Netuno, ambos classificados como gigantes de gelo e não como gigantes gasosos, como se pensava originalmente. Os dois planetas são os únicos dois gigantes do gelo no Sistema Solar e, portanto, bastante semelhantes em tamanho, aparência e composição. Urano é o terceiro maior planeta do Sistema Solar, enquanto Netuno é o quarto maior planeta do Sistema Solar. Sendo principalmente compostos de gases, os dois planetas também estão entre os planetas menos densos do Sistema Solar. Os dois planetas são azuis na aparência, com Neptuno tendo um tom mais escuro de azul que Urano. As atmosferas dos dois planetas são extremamente espessas; estendendo 17.2 milhas em Urano e 12.2 milhas em Netuno, e são semelhantes na composição; composto de gases de hidrogênio, metano e hélio. Os mantos de ambos os gigantes de gelo são feitos de gelo, incluindo metano, água e amônia. As condições nos dois planetas situam-se nos extremos e aumentam de intensidade mais perto dos núcleos. Em Netuno, acredita-se que a pressão atmosférica abaixo das nuvens mais baixas seja de dez gigapascals e aumente para cerca de gigapascals 700 no núcleo do planeta com temperaturas tão altas quanto 5,400 K.
Estima-se que as pressões experimentadas no núcleo de Urano sejam tanto quanto 800 gigapascals enquanto se acredita que as temperaturas sejam tanto quanto 5,000 K. Os cientistas acreditam que as condições no manto dos dois planetas são ideais para o colapso do metano, separando átomos de hidrogênio do carbono átomos e, finalmente, a formação de diamantes que chover para os núcleos dos planetas.
Primeiros estudos
A existência de diamantes nos gigantes planetas de gelo do Sistema Solar foi primeiramente sugerida por Marvin Ross, um renomado estudioso que na 1981 escreveu um artigo intitulado “A camada de gelo em Urano e Netuno — diamantes no céu?” No livro, ele afirmou que o interior dos dois gigantes de gelo era composto de imensas quantidades de diamantes. Marvin Ross argumentou que a imensa pressão atmosférica presente no interior dos planetas, combinada com temperaturas extremas, liberava átomos de carbono dos átomos de hidrogênio, levando à formação de diamantes. Marvin baseou seu argumento em um experimento que envolveu o gás metano em um procedimento de compressão de ondas de choque. Outros experimentos subseqüentes realizados por outros cientistas de renome, como Sandro Scandolo, confirmaram que, com grande pressão, o gás metano poderia ser transformado em hidrocarbonetos, com a pressão definida sendo pelo menos 300 gigapascals. Cientistas da Universidade da Califórnia em Berkeley, que usaram uma bigorna de diamante, conseguiram alcançar o resultado a temperaturas de 2500 kelvins e pressões de 50 gigapascals.
Essas temperaturas e pressões extremas são equivalentes às condições abaixo das nuvens em Netuno. Os cientistas do Laboratório Geofísico realizaram outra experiência na qual foram capazes de desestabilizar a composição química do metano a temperaturas de 2000 kelvins e uma pressão de 7 gigapascals. No entanto, todas as experiências não resultaram na formação de diamantes, uma vez que a tecnologia existente limitou os níveis de pressão e temperaturas atingidas, impedindo os cientistas de recriar as condições presentes no interior dos dois planetas gigantes de gelo. No entanto, alguns cientistas eram céticos em relação à teoria que afirmava a existência de diamantes em Urano e Netuno, afirmando que a presença de hidrogênio e água que se misturava com o gás metano nas atmosferas dos planetas colocaria em risco as reações químicas. Outros afirmaram que a concentração de carbono em dois gigantes de gelo não era alta o suficiente para permitir a formação de diamantes, independentemente da quantidade de pressão ou temperatura exercida sobre os gases.
