Un equipo internacional de investigadores dirigido por Mungo Frost del Centro de Investigación SLAC en California ha obtenido nuevos conocimientos sobre la formación de lluvia de diamantes en planetas helados como Neptuno y Urano utilizando el láser de rayos X XFEL de Europa en Schenfeld. Los resultados, publicados ahora en la revista científica Nature Astronomy, también proporcionan pistas sobre la formación de los complejos campos magnéticos de estos planetas.
En estudios anteriores con láser de rayos X, los científicos descubrieron que los diamantes deberían formarse a partir de compuestos de carbono que se encuentran en los grandes planetas gaseosos debido a la alta presión que prevalece en su interior. Estos compuestos de carbono luego se hunden aún más en el interior del planeta, convirtiéndose en una lluvia de gemas desde arriba.
Un nuevo experimento en el XFEL de Europa ha demostrado que la presión inicial y la temperatura a las que los compuestos de carbono forman diamantes son inferiores a lo supuesto. Para los planetas gaseosos, esto significa que la lluvia de diamantes se forma a profundidades más bajas de lo que se pensaba y, por lo tanto, puede tener un mayor impacto en la formación de campos magnéticos. Además, la lluvia de diamantes también puede formarse en planetas gaseosos más pequeños que Neptuno y Urano, llamados "pequeños Neptunos". No existe ningún planeta de este tipo en el sistema solar, pero sí existen exoplanetas de este tipo fuera del sistema solar.
A medida que la lluvia de diamantes fluye desde la capa exterior del planeta hacia la capa interior, arrastrará gas y hielo, provocando flujos de hielo conductivo. La corriente en un fluido conductor actúa como un generador a través del cual se forma el campo magnético del planeta. "La lluvia de diamantes puede tener un impacto en la formación de campos magnéticos complejos en Urano y Neptuno", afirmó Frost.
El equipo de investigación utilizó películas plásticas hechas de poliestireno hidrocarbonado como fuente de carbono. Bajo una presión extremadamente alta, se forma diamante a partir de la película, el mismo proceso que ocurre dentro de los planetas y que el XFEL europeo puede imitar. Los investigadores utilizaron unidades de extrusión de diamantes y láseres para generar la alta presión y temperatura de más de 2.200 grados Celsius que es común dentro de los planetas gigantes de hielo. La instalación funciona como unos pequeños alicates, con la muestra apretada entre dos diamantes. Con la ayuda de los pulsos de rayos X europeos XFEL, se pueden observar con precisión el momento, las condiciones y la secuencia de formación de diamantes en la contracción.
El equipo de investigación internacional también incluye científicos de XFEL Europe, el Centro de Investigación DESY de Hamburgo y el Centro Helmholtz de Dresde-Rosendorfer, así como científicos de otras instituciones de investigación y universidades de diferentes países. La Alianza Europea de Usuarios de XFEL HIBEF (incluidos los centros de investigación HZDR y DESY) hizo una contribución significativa a este trabajo.
"A través de esta colaboración internacional, hemos logrado enormes avances en el XFEL europeo y hemos obtenido nuevos conocimientos sobre los planetas helados", afirmó Frost.
Fuente compilada: ScitechDaily