Urano e Nettuno: Nuvoloso con Pioggia di Diamanti

Sulla Terra conosciamo bene la pioggia, una precipitazione atmosferica che si forma quando gocce di acqua cadono al suolo dalle nuvole, su Titano piove metano liquido, e su Urano e Nettuno piovono diamanti. Per la prima volta i ricercatori hanno simulato e osservato questo processo, provando una volta per tutte che questa ipotesi di lunga data è probabilmente corretta.

Lo studio, pubblicato su Nature Astronomy, ha utilizzato un laser ottico molto potente, combinato con il laser a raggi X disponibile al laboratorio dello Stanford Linear Accelerator Center (SLAC), che permette il monitoraggio ad alta precisione di processi che avvengono su scala atomica. Come risultato i ricercatori sono stati in grado di osservare la formazione di piccolissimi diamanti al passaggio di onde d’urto attraverso la plastica, gettando uno sguardo sui processi che hanno luogo nelle atmosfere planetarie, su scala molto più grande.

L’esperimento si è concentrato sull’indurre onde d’urto in un materiale plastico chiamato polistirene, che contiene idrogeno e carbonio, due elementi individuati in abbondanza all’interno di Urano e Nettuno. Secondo la teoria il metano, composto da un atomo di carbonio legato a quattro atomi di idrogeno, forma all’interno delle atmosfere planetarie catene di idrocarburi che a loro volta formano diamanti in risposta alla giusta temperatura e pressione. Questo avviene a oltre 8000 chilometri al di sotto della superficie del pianeta, da dove i diamanti sprofondano negli strati interni del pianeta, creando una “pioggia di diamanti”.

Sebbene una simile ipotesi esista da molto tempo, il processo non era mai stato osservato, nè ricreato nel corso di esperimenti in laboratorio prima d’ora.

Utilizzando il laser ottico i ricercatori hanno sottoposto un campione di polistirene ad una prima e poi ad una seconda onda d’urto, riproducendo temperature e pressioni trovate all’interno di Urano e Nettuno. Sono stati quindi in grado di osservare atomi di carbonio nella plastica convertirsi in piccolissimi diamanti, quando le onde d’urto si sovrapponevano, creando aree di pressione più elevata.

Dominik Kraus, a guida dello studio, ha affermato: “Quando ho visto i risultati di questo ultimo esperimento, è stato uno dei momenti migliori della mia carriera scientifica”. Lo studio di Stanford è di fondamentale importanza non solo per comprendere le condizioni all’interno dei nostri giganti ghiacciati, ma anche per studiare e classificare i pianeti extrasolari.
[ Barbara Bubbi ]

http://astronomy.com/news/2017/08/researchers-recreate-diamond-rain
Credit Greg Stewart / Slac National Accelerator Laboratory