Valiosa lluvia: “diamantes caen del cielo" en los planetas helados gigantes

En los planetas helados gigantes, una lluvia bastante valiosa ocurre con más frecuencia de lo que podemos imaginar. El agua por si sola ya es muy preciada, claro, todo organismo con vida depende de ella, pero ¿te imaginas una "lluvia de diamantes"?

Pues bien, investigadores del Centro de Aceleración Lineal de Stanford (SLAC) descubrieron que el oxígeno aumenta esa precipitación considerada exótica, pero que ocurre de forma común en los planetas helados gigantes, y, de paso, desvendaron un nuevo camino para hacer nanodiamantes aquí en la Tierra.

Por primera vez fue posible observar la "lluvia de diamantes", mediante la realización de un experimento donde los investigadores imitaron las temperaturas y presiones externas encontradas naturalmente en las profundidades de los gigantes de hielo Neptuno y Urano.

Qué se sabe hasta el momento

El estudio realizado entregó una imagen completa de cómo esa "lluvia de diamantes" se forma en otros planetas, y en paralelo, cómo aquí en la Tierra puede ser una nueva forma de fabricar nanodiamantes, que tienen una gran gama de aplicaciones farmacéuticas, en sensores médicos, en cirugías no invasivas, en la fabricación sostenible y en electrónica cuántica.

Según Siegfried Glenzer, director de la División de Densidad de Alta Energía del SLAC, mediante un estudio anterior se vio la formación, directamente, de diamantes a partir de cualquier mezcla, y desde entonces ha sido realizados experimentos con materiales puros. Sin embargo, el investigador relata que dentro de los planetas eso es mucho más complejo y complicado, dado que existen muchos más productos químicos en la mezcla, y eso es lo que desean descubrir: cuál es el efecto que esos productos químicos adicionales tienen.

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 estudo en la revista Science Advances.

Tentativa con plástico

Anteriormente, investigadores habían utilizado un material plástico hecho de una mezcla de hidrógeno y carbono (componentes claves en la química general de Nuptuno 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 dice que el PET tiene un buen equilibrio entre carbono, oxígeno e hidrógeno, y por eso fue utilizado para simular la actividad en planetas de hielo.

El mejor aliado del diamante es el oxígeno

Un láser óptico de alta potencia fue utilizado en el instrumento Matter in Extreme Conditions (MEC) en la Linac Coherent Light Source (LCLS) del SLAC, con la finalidad de crear ondas de choque en el PET, y en seguida, los investigadores buscaron saber lo que ocurre en el plástico con pulsos de rayos-X.

A partir de un método llamado de difracción de rayos-X, los investigadores observaron que los átomos del plástico se reorganizaron en pequeñas regiones de diamantes, y pudieron medir también qué tan rápido y grandes esas regiones crecían mediante un otro método llamado de dispersión de ángulo pequeño, que no había sido probado anteriormente.

El resultado más sorprendente fue determinar que esas regiones de diamantes crecían hasta algunos 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 que se conocían hasta el momento.

Planetas gigantes congelados

Los nuevos descubrimientos pueden afectar 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 es mayormente hecho de hierro, pero muchos experimentos aún investigan cómo la presencia de elementos más livianos pueden cambiar las condiciones de fusión y transición de fase, como relató Silvia Pandolfi, cientista y colaboradora del SLAC.

La cientista complementa: "nuestro experimento demuestra cómo esos elementos pueden cambiar las condiciones en que los diamantes están formándose en los gigantes de hielo. Si queremos modelar planetas con precisión, necesitamos llegar lo más cercano posible a la composición real del interior del planeta".