Quand des diamants tombent du ciel sur des planètes géantes glacées...
Tout le monde sait que la pluie est précieuse pour la vie en général, mais avez-vous déjà imaginé une « pluie de diamants » ? C'est plus courant qu'on ne le pense sur les planètes glacées géantes.
Sur les planètes glacées géantes, des pluies très précieuses se produisent plus souvent qu'on ne le pense. L'eau elle-même est déjà très précieuse, bien sûr, dans la mesure où tout ce qui a de la vie en dépend, mais avez-vous déjà imaginé une "pluie de diamants" ?
Des chercheurs du Stanford Linear Acceleration Center (SLAC) ont découvert que l'oxygène augmente cette précipitation considérée comme exotique, mais qui se produit de manière courante sur les planètes glacées géantes, et ont révélé une nouvelle façon de fabriquer des nanodiamants ici sur Terre.
Pour la première fois, il a été possible d'observer la "pluie de diamants" grâce à une expérience dans laquelle les chercheurs ont imité les températures et les pressions externes trouvées naturellement au plus profond des géantes de glace, à savoir Neptune et Uranus.
Ce que l'on sait jusqu'à présent
L'étude a fourni une image plus complète de la façon dont cette "pluie de diamants" se forme sur d'autres planètes, et en parallèle, comment ici sur Terre, elle pourrait être une nouvelle façon de fabriquer des nanodiamants qui ont une gamme d'applications dans l'administration de médicaments tels que les capteurs médicaux ou la fabrication durable et électronique quantique.
Selon Siegfried Glenzer, directeur de la Division de la haute densité d'énergie au SLAC, une étude précédente a vu directement la formation de diamants à partir de n'importe quel mélange, et depuis lors, il y a eu de nombreuses expériences avec différents matériaux purs. Cependant, le scientifique rapporte qu'à l'intérieur des planètes, c'est beaucoup plus compliqué et complexe car il y a beaucoup plus de produits chimiques dans le mélange, et c'est ce qu'ils veulent découvrir : quel type d'effet ces produits chimiques supplémentaires ont.
En collaboration avec le SLAC, une équipe dirigée par le Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), l'Université de Rostock en Allemagne et également l'École Polytechnique en France, a publié les résultats de la nouvelle étude dans Science Advances.
Tentative avec du plastique
Auparavant, les chercheurs avaient utilisé une matière plastique faite d'un mélange d'hydrogène et de carbone (composants clés de la composition chimique globale de Neptune et d'Uranus). Cependant, en plus du carbone et de l'hydrogène, les géantes glacées possèdent également d'autres éléments tels que l'oxygène.
Récemment, les scientifiques ont opté pour le plastique PET, largement utilisé dans les emballages alimentaires, les bouteilles et les contenants. L'intention était de reproduire plus fidèlement la composition des planètes glacées.
Dominik Kraus, physicien au HZDR, a déclaré que le PET a un bon équilibre entre le carbone, l'hydrogène et l'oxygène et c'est pourquoi il a été utilisé pour simuler l'activité sur les planètes de glace.
Le meilleur allié du diamant est l'oxygène
Un laser optique de haute puissance a été utilisé dans l'instrument Matter in Extreme Conditions (MEC) de la Linac Coherent Light Source (LCLS) du SLAC pour créer des ondes de choc sur le PET, puis les chercheurs ont étudié ce qui est arrivé au plastique.
Grâce à une méthode appelée diffraction des rayons X, les scientifiques ont observé les atomes de la matière plastique se réarrangeant en petites régions de diamant et ont pu mesurer la vitesse et la taille de ces régions grâce à une autre méthode appelée diffusion aux petits angles, qui n'avait pas été testé précédemment.
Le résultat le plus surprenant a été de déterminer que ces régions de diamant poussaient jusqu'à quelques nanomètres de largeur et qu'avec la présence d'oxygène dans le matériau, les nanodiamants pouvaient se développer à des pressions et des températures inférieures à celles connues auparavant.
Planètes géantes gelées
Les nouvelles découvertes pourraient affecter notre compréhension des planètes dans les galaxies lointaines, car les scientifiques pensent que les géantes de glace sont, en théorie, la forme la plus courante de planète en dehors de notre système solaire.
On sait que le noyau terrestre est principalement constitué de fer, mais de nombreuses expériences étudient encore comment la présence d'éléments plus légers peut modifier les conditions de fusion et de transition de phase, comme le rapporte Silvia Pandolfi, scientifique et contributrice au SLAC.
Elle a ajouté : "Notre expérience démontre comment ces éléments peuvent modifier les conditions dans lesquelles les diamants se forment dans les géantes de glace. Si nous voulons modéliser les planètes avec précision, nous devons nous rapprocher le plus possible de la composition réelle de l'intérieur de la planète."