Gli Esopianeti Ricchi Di Carbonio Sono Fatti Di Diamanti

Per i pianeti ricchi di carbonio che sono al centro di questo studio, è probabile che non abbiano le proprietà necessarie per la vita.
In una cella a incudine di diamante due diamanti di cristallo singolo di qualità gemmosa sono modellati in incudini (piano superiore nella foto) e poi rivolti l'uno verso l'altro. I campioni vengono caricati tra i culet (superfici piane), poi il campione viene compresso tra le incudini. (Immagine: Shim / ASU)

Come le missioni Hubble Space Telescope della NASA, TESS e Kepler continuano a fornire informazioni sulle proprietà degli esopianeti (pianeti intorno ad altre stelle). Gli scienziati sono sempre più in grado di ricostruire l’aspetto di questi pianeti, di cosa sono fatti e se possono essere abitabili o addirittura abitati. Il nuovo studio è stato pubblicato recentemente su The Planetary Science Journal. Nello specifico, un team di ricercatori dell’Arizona State University e dell’Università di Chicago ha stabilito che alcuni esopianeti ricchi di carbonio, date le giuste circostanze, potrebbero essere fatti di diamanti e silice.

L’autore principale Harrison Allen-Sutter della Scuola di Esplorazione della Terra e dello Spazio dell’ASU ha detto:

«Questi esopianeti sono diversi da qualsiasi cosa nel nostro sistema solare».

Formazione di esopianeti di diamanti

Quando le stelle e i pianeti si formano, lo fanno dalla stessa nube di gas. Dunque le loro composizioni di massa sono simili. Una stella con un rapporto carbonio/ossigeno più basso avrà pianeti come la Terra, composti da silicati e ossidi con un contenuto di diamanti molto piccolo (il contenuto di diamanti della Terra è di circa lo 0,001 per cento).

esopianeti ricchi di carbonio
llustrazione di un pianeta ricco di carbonio con diamanti e silice come minerali principali. L’acqua può convertire un pianeta ricco di carburo in un pianeta ricco di diamanti. All’interno, i minerali principali sarebbero il diamante e la silice (uno strato con cristalli nell’illustrazione). Il nucleo (blu scuro) potrebbe essere una lega ferro-carbonio. (Credito: Shim/ASU/Vecteezy)

Tuttavia gli esopianeti intorno alle stelle con un rapporto carbonio/ossigeno più elevato rispetto al nostro Sole hanno maggiori probabilità di essere ricchi di carbonio. Allen-Sutter e i co-autori Emily Garhart, Kurt Leinenweber e Dan Shim dell’ASU, con Vitali Prakapenka e Eran Greenberg dell’Università di Chicago, hanno ipotizzato che questi esopianeti ricchi di carbonio potrebbero convertirsi in diamanti e silicati. Questo, se l’acqua (che è abbondante nell’universo) fosse presente. Creerebbero così una composizione ricca di diamanti.

Celle a incudine di diamante e raggi X

Per testare questa ipotesi, il team di ricerca aveva bisogno di imitare l’interno degli esopianeti in carburo utilizzando il calore e l’alta pressione. Per fare ciò, hanno usato celle a incudine di diamante presso il Laboratorio di Dan Shim dei Materiali Terrestri e Planetari. In primo luogo, hanno immerso il carburo di silicio in acqua e hanno compresso il campione tra i diamanti ad una pressione molto alta.

Un pianeta di carbonio inalterato (a sinistra) si trasforma da un mantello dominato dal carburo di silicio a un mantello dominato dalla silice e dal diamante (a destra). La reazione produce anche metano e idrogeno. (Credito: Harrison/ASU)

Poi, per monitorare la reazione tra il carburo di silicio e l’acqua, hanno condotto il riscaldamento laser presso l’Argonne National Laboratory in Illinois. Hanno effettuato misurazioni a raggi X mentre il laser riscaldava il campione ad alte pressioni. Come avevano previsto, con calore e pressione elevati, il carburo di silicio ha reagito con l’acqua. Si è trasformato così in diamanti e silice.

Abitabilità e inabitabilità

Finora non abbiamo trovato vita su altri pianeti, ma la ricerca continua. Gli scienziati planetari e gli astrobiologi stanno usando strumenti sofisticati nello spazio e sulla Terra per trovare pianeti con le giuste proprietà e la giusta posizione intorno alle loro stelle dove la vita potrebbe esistere. Per i pianeti ricchi di carbonio che sono al centro di questo studio, tuttavia, è probabile che non abbiano le proprietà necessarie per la vita.

Gli oggetti a forma di cilindro in questa foto sono cellule di incudine di diamante. Le celle a incudine di diamante sono montate in supporti di rame e poi inserite nel percorso del fascio di raggi X/laser di sincrotrone. La foto mostra le cellule diamantate e i supporti prima che vengano allineati per gli esperimenti a raggi X/laser. (Credito: Shim/ASU)

Mentre la Terra è geologicamente attiva (un indicatore di abitabilità), i risultati di questo studio mostrano che i pianeti ricchi di carbonio sono troppo difficili da essere geologicamente attivi. Questa mancanza di attività geologica può rendere dunque inabitabile la composizione atmosferica. Le atmosfere sono fondamentali per la vita in quanto ci forniscono aria da respirare, protezione dall’ambiente ostile dello spazio e persino pressione per consentire la presenza di acqua liquida. Allen-Sutter ha detto:

«Indipendentemente dall’abitabilità, questo è un passo in più per aiutarci a comprendere e caratterizzare le nostre osservazioni sempre crescenti e migliorate dell’esopianeta».

Fornito da: Karin Valentine, Arizona State University [Nota: i materiali possono essere modificati per contenuto e lunghezza.]

Tradotto da: Monica Padoan

Articolo in inglese: https://visiontimes.com/2020/09/29/carbon-rich-exoplanets-may-be-made-of-diamonds.html