Le condizioni termodinamiche presenti all’interno di Urano e Nettuno sono tra le più estreme del sistema solare. Recentemente, esperimenti condotti presso strutture di accelerazione lineare e simulazioni di fisica della materia hanno fornito prove robuste a sostegno di un fenomeno ipotizzato da decenni: la formazione di precipitazioni di carbonio solido, sotto forma di cristalli di diamante, negli strati intermedi di questi pianeti. Il processo ha origine nelle atmosfere profonde, ricche di idrocarburi come il metano. Quando queste molecole sprofondano verso il nucleo planetario, incontrano temperature superiori ai 2.000 K e pressioni che superano i 150 GPa (gigapascal). In questo regime, i legami chimici del metano si dissociano, liberando gli atomi di carbonio. A causa dell’intensità della pressione, il carbonio non si aggrega in grafite, ma assume la struttura cristallina del diamante, che risulta essere la fase più stabile in tali condizioni.
I ricercatori hanno utilizzato laser a raggi X per osservare la reazione in tempo reale su campioni di polistirene, che simulano la composizione chimica dei giganti ghiacciati. I risultati indicano che i cristalli formatisi tendono a precipitare verso il basso attraverso il mantello fluido dei pianeti, composto principalmente da acqua e ammoniaca. Durante la discesa, l’attrito generato da questa “pioggia” solida produce calore gravitazionale, il che spiegherebbe perché Nettuno emetta molta più energia di quella che riceve dal Sole. Questo meccanismo di differenziazione chimica ha implicazioni dirette sulla comprensione dei campi magnetici planetari. La pioggia di carbonio potrebbe infatti influenzare la convezione dei fluidi conduttori interni, alterando la struttura del magnetismo di questi mondi remoti. Lo studio non descrive dunque un fenomeno estetico, ma un processo geofisico fondamentale che regola l’evoluzione termica e la dinamica atmosferica dei giganti gassosi.
https://www6.slac.stanford.edu/news/2022-09-02-diamond-rain-giant-icy-planets-could-be-more-common
