los gigantes de hielo Urano y Neptuno no recibe suficiente prensa; toda la atención se dirige a sus hermanos mayores, el poderoso Júpiter y el magnífico Saturno.
A primera vista, Urano y Neptuno son simplemente bolas aburridas y aburridas de moléculas sin interés. Pero escondido debajo de las capas exteriores de estos mundos puede haber algo espectacular: una lluvia constante de diamantes.
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«gigantes de hielo» puede evocar la imagen de una criatura al estilo de Tolkien, pero es el nombre que usan los astrónomos para categorizar los planetas más distantes del planeta. sistema solar, Urano y Neptuno.
Sin embargo, de manera confusa, el nombre no tiene nada que ver con el hielo en el sentido en que normalmente lo reconocería, como, por ejemplo, cubitos de hielo en su bebida. La distinción proviene de lo que estos planetas están hechos. Los gigantes gaseosos del sistema, Júpiter y Saturno, están hechos casi en su totalidad de gas: hidrógeno y helio. Es a través de la rápida adición de estos elementos que estos enormes planetas pudieron hincharse a su tamaño actual.
Por el contrario, Urano y Neptuno están compuestos principalmente de agua, amoníaco y metano. Los astrónomos a menudo llaman a estas moléculas «hielo», pero realmente no hay una buena razón para eso, excepto que cuando se formaron los planetas, estos elementos probablemente estaban en forma sólida.
En las (no tan) heladas profundidades
En lo profundo de las nubes verdes o azules de Urano y Neptuno, hay mucha agua, amoníaco y metano. Pero es probable que estos gigantes de hielo tengan núcleos rocosos rodeados de elementos que probablemente estén comprimidos en estados cuánticos exóticos. En algún momento, esta rareza cuántica se convierte en una «sopa» súper presurizada que generalmente desaparece a medida que te acercas a la superficie.
Pero a decir verdad, no sabemos mucho sobre el interior de los gigantes de hielo. La última vez que obtuvimos datos aproximados de estos dos mundos fue hace tres décadas, cuando viajero 2 tarareaba en su misión histórica.
Desde entonces, Júpiter y Saturno han albergado varias sondas en órbita, pero nuestras vistas de Urano y Neptuno se han limitado a las observaciones del telescopio.
Para tratar de comprender qué hay dentro de estos planetas, los astrónomos y los científicos planetarios deben tomar estos datos escasos y combinarlos con experimentos de laboratorio que intenten replicar las condiciones dentro de estos planetas. Además, usan buenas matemáticas a la antigua, mucho. El modelado matemático ayuda a los astrónomos a comprender lo que sucede en una situación determinada en función de datos limitados.
Y es a través de esta combinación de modelos matemáticos y experimentos de laboratorio que nos damos cuenta de que Urano y Neptuno pueden tener la llamada lluvia de diamantes.
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esta lloviendo diamantes
La idea de la lluvia de diamantes se propuso por primera vez antes de la misión Voyager 2, lanzada en 1977. El razonamiento era bastante simple: sabemos lo que Urano y Neptuno está hecho de, y sabemos que las cosas se vuelven más calientes y más densas a medida que te adentras en un planeta. El modelado matemático ayuda a completar los detalles, como que las regiones más internas de los mantos de estos planetas probablemente tengan temperaturas de alrededor de 7.000 kelvins (12.140 grados Fahrenheit o 6.727 grados Celsius) y presiones 6 millones de veces mayores. atmósfera terrestre.
Estos mismos modelos nos dicen que las capas más externas de los mantos son un poco más frías -2.000 K (3.140 F o 1.727 C)- y un poco menos intensamente presurizadas (200.000 veces la presión atmosférica de la Tierra), amoníaco y metano en este tipo de temperaturas. y presiones?
Con el metano en particular, las presiones intensas pueden romper la molécula y liberar el carbono. El carbono luego encuentra a sus hermanos, formando largas cadenas. Las largas cadenas luego se tensan para formar patrones cristalinos como diamantes.
Las densas formaciones de diamantes caen a través de las capas del manto hasta que se calientan mucho, donde se vaporizan y vuelven a flotar y repiten el ciclo, de ahí el término «lluvia de diamantes».
Diamantes cultivados en laboratorio
La mejor manera de validar esta idea sería enviar una nave espacial a Urano o Neptuno. Esa no será una opción en el corto plazo, por lo que tenemos que ir por la segunda mejor ruta: experimentos de laboratorio.
Acerca de tierra, podemos disparar potentes láseres a objetivos para replicar muy brevemente las temperaturas y presiones que se encuentran dentro de los gigantes de hielo. Un experimento con poliestireno (también conocido como espuma de poliestireno) fue capaz de hacer diamantes de tamaño nano. No, Urano y Neptuno no contienen grandes cantidades de poliestireno, pero el plástico era mucho más fácil de manejar que el metano en el laboratorio y presumiblemente se comporta de manera muy similar.
Además, Urano y Neptuno pueden mantener estas presiones mucho más tiempo que un láser de laboratorio, por lo que presumiblemente los diamantes pueden crecer mucho más que el tamaño nanométrico.
¿El final resulto? Según todo lo que sabemos sobre la composición de los gigantes de hielo, sus estructuras internas, los resultados de los experimentos de laboratorio y nuestro modelo matemático, la lluvia de diamantes es algo muy real.
Paul M Sutter es astrofísico en SOL Stony Brook y el Instituto Flatiron, anfitrión de «pregúntale a un astronauta» y «radio espacial«y autor de»Cómo morir en el espacio. «
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