Illustrazione di un pianeta ricco di carbonio con diamanti e silice come minerali principali. L'acqua può convertire un pianeta di carburo in un pianeta ricco di diamanti. All'interno, i minerali principali sarebbero diamante e silice (uno strato con cristalli nell'illustrazione). Il nucleo (blu scuro) potrebbe essere una lega ferro-carbonio. Attestazione:Shim/ASU/Vecteezy
Come missioni come il telescopio spaziale Hubble della NASA, TESS e Kepler continuano a fornire approfondimenti sulle proprietà degli esopianeti (pianeti attorno ad altre stelle), gli scienziati sono sempre più in grado di ricostruire l'aspetto di questi pianeti, di cosa sono fatti, e se potessero essere abitabili o addirittura abitate.
In un nuovo studio pubblicato di recente in Il giornale di scienze planetarie , un team di ricercatori dell'Arizona State University (ASU) e dell'Università di Chicago ha determinato che alcuni esopianeti ricchi di carbonio, date le giuste circostanze, potrebbe essere fatto di diamanti e silice.
"Questi esopianeti sono diversi da qualsiasi cosa nel nostro sistema solare, ", afferma l'autore principale Harrison Allen-Sutter della School of Earth and Space Exploration dell'ASU.
Formazione di esopianeti di diamanti
Quando si formano stelle e pianeti, lo fanno dalla stessa nuvola di gas, quindi le loro composizioni di massa sono simili. Una stella con un rapporto carbonio/ossigeno inferiore avrà pianeti come la Terra, composto da silicati e ossidi con un contenuto di diamante molto piccolo (il contenuto di diamante della Terra è di circa 0,001%).
Ma gli esopianeti intorno alle stelle con un rapporto carbonio/ossigeno più alto del nostro sole hanno maggiori probabilità di essere ricchi di carbonio. Allen-Sutter e i coautori Emily Garhart, Kurt Leinenweber e Dan Shim dell'ASU, con Vitali Prakapenka e Eran Greenberg dell'Università di Chicago, ipotizzato che questi esopianeti ricchi di carbonio potessero convertirsi in diamanti e silicati, se l'acqua (che è abbondante nell'universo) fosse presente, creando una composizione ricca di diamanti.
In una cella a incudine di diamante, due diamanti a cristallo singolo di qualità gemma sono modellati in incudini (parte superiore piatta nella foto) e quindi rivolti l'uno verso l'altro. I campioni vengono caricati tra i culets (superfici piane), quindi il campione viene compresso tra le incudini. Attestazione:Shim/ASU
Incudini diamantate e raggi X
Per verificare questa ipotesi, il team di ricerca aveva bisogno di imitare l'interno degli esopianeti in carburo usando calore elevato e alta pressione. Fare così, hanno usato celle a incudine diamantate ad alta pressione presso il co-autore Shim's Lab for Earth and Planetary Materials.
Primo, hanno immerso il carburo di silicio in acqua e compresso il campione tra i diamanti ad una pressione molto elevata. Quindi, monitorare la reazione tra carburo di silicio e acqua, hanno condotto il riscaldamento laser presso l'Argonne National Laboratory in Illinois, effettuando 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 e si è trasformato in diamanti e silice.
Un pianeta di carbonio inalterato (a sinistra) si trasforma da un mantello dominato da carburo di silicio a un mantello dominato da silice e diamante (a destra). La reazione produce anche metano e idrogeno. Credito:Harrison/ASU
Abitabilità e abitabilità
Finora, non abbiamo trovato la vita su altri pianeti, ma la ricerca continua. Scienziati planetari e 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 potrebbe esistere la vita.
Gli oggetti a forma di cilindro in questa foto sono celle di incudine diamantate. Le celle a incudine diamantate sono montate in supporti di rame e quindi inserite nel percorso del raggio laser/raggi X di sincrotrone. La foto mostra celle e supporti a incudine di diamante prima che vengano allineate per esperimenti a raggi X/laser. Attestazione:Shim/ASU
Per i pianeti ricchi di carbonio che sono al centro di questo studio, però, probabilmente non hanno le proprietà necessarie per la vita.
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 per essere geologicamente attivi e questa mancanza di attività geologica può rendere inabitabile la composizione atmosferica. Le atmosfere sono fondamentali per la vita in quanto ci forniscono aria da respirare, protezione dal duro ambiente dello spazio, e anche la pressione per consentire l'acqua liquida.
"Indipendentemente dall'abitabilità, questo è un ulteriore passo per aiutarci a comprendere e caratterizzare le nostre osservazioni sempre crescenti e in miglioramento degli esopianeti, " dice Allen-Sutter. "Più impariamo, meglio saremo in grado di interpretare i nuovi dati dalle prossime missioni future come il James Webb Space Telescope e il Nancy Grace Roman Space Telescope per comprendere i mondi al di là del nostro sistema solare".
