Saiam da frente Júpiter e Saturno, um monte de diamantes pode ser encontrado em dois dos lugares mais misteriosos do nosso sistema solar: Urano e Netuno. Pesquisadores usando o Centro de Aceleração Linear de Stanford demonstraram em laboratório – com uma das fontes de raio-x mais brilhantes do planeta – que as profundezas destes gigantes gelados é perfeita para a formação de diamantes.

Os cientistas por trás da descoberta estão muito animados, já que é a primeira vez que este efeito foi reproduzido em um ambiente laboratorial semelhante as profundezas das atmosferas de ambos os planetas. Pesquisadores há muito tempo se questionam sobre os efeitos de ter uma abundante quantidade de hidrogênio, hélio e metano (que dá aos planetas o distinto tom azul) e se estas circunstâncias químicas são ideais para a formação de diamantes.

“Essa [condição] irá gerar a precipitação de diamantes dentro destes corpos celestiais”, explica ao Gizmodo Dominik Kraus, autor do artigo e pesquisador da Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf em Dresden, na Alemanha. “Isso não significa necessariamente que se tratam de diamantes puros, mas certamente um grande diamante que envelopa um núcleo rochoso que supostamente existim dentro de Netuno e Urano”.

No caso de Júpiter e Saturno, a ideia atual é a seguinte: quando tempestades se passam pelas nuvens de moléculas de metano, raios fazem com que átomos de carbono se desassociem de suas ligações químicas. Quando são coletados no ar, nuvens de fuligem são formadas, que então descem em direção a atmosferas mais baixas, sendo colocadas sob ainda mais pressão. Essa pressão é o que transforma o carvão em grafite e em seguida em diamante. Ele também está sob o efeito da gravidade, então eles cairiam no meio do planeta como uma “chuva de diamantes”.

Já no caso de Urano e Netuno, pode haver uma camada de nuvens onde um mar de metano quente se forma e então se separa em um ambiente de alta pressão, transformando o resultante carbono em diamante.

Mas as condições destes ambientes ainda não havia sido recriada em laboratório. Até agora.

Usando uma ferramenta chamada Matéria em Extrema Condição, os cientistas eletrificaram uma fina folha de isopor com um laser, o que produziu uma pressão maior que 150 gigapascals. Esse laser esquentou o material a mais de 6.000 Kelvin, o que é obviamente muito quente, porém não quente o suficiente para derreter diamantes. Como o isopor é um polímero hidrocarboneto, ele se quebra em átomos de hidrogênio e carbono que então são comprimidos. Isso faz com que, por um incrível pequeno momento, nanodiamantes se formem.

Como cientistas agora podem reproduzir um ambiente semelhante ao encontrado a cerca de 10.000 quilômetros no interior de Netuno e Urano, pesquisas futuras poderão nos mostrar se existem opções mais estáveis além da precipitação de diamantes.

“Se a temperatura for alta o bastante próximo ao núcleo (alguns cálculos preveem) isso pode significar que ‘oceanos de carbono líquido’ com gigantescos ‘icebergs de diamante flutuando sobre ele’”, diz Kraus. “Entretanto, a maioria das teorias sugere que diamantes permaneceriam sólidos, pelo menos dentro de Netuno e Urano, mas situações adversas podem existem em exoplanetas”.

É bem difícil recriar exatamente o que é criado em tempo real com o laser, mas é ai que entrar o super brilhante raio-x. Pense nele como um super claro e rápido – disparando por apenas 50 femtossegundo – flash de câmera.

“Podemos apenas produzir esse estado exótico por cerca de um nanosegundo e durante este tempo precisamos de raio-x o suficiente para investiga-lo”, diz Kraus. “Então fazemos uma simples difração do raio-x (o método usado para identificar a estrutura de praticamente qualquer cristal) e identificamos o sinal de um surpreendentemente claro diamante”.

Experimentos anteriores ou nunca providenciaram evidências diretas deste processo, ou os resultados do método usado para comprimir carbono, bigornas de diamante, não eram claros o suficiente. “O problema com experimentos celulares da bigorna de diamante é que é muito difícil distinguir pequenas peças de diamantes criados de hidrocarboneto de peças de diamantes de gigantes bigornas do mesmo produto”, diz Kraus.

Imagem de topo: Greg Stewart/Centro de Aceleração Linear de Stanford

[Nature Astronomy]