Ilustración de un planeta rico en carbono con diamantes y sílice como principales minerales. El agua puede convertir un planeta de carburo en un planeta rico en diamantes. En el interior, los principales minerales serían el diamante y la sílice (una capa con cristales en la ilustración). El núcleo (azul oscuro) puede ser una aleación de hierro y carbono. Crédito:Shim / ASU / Vecteezy
Como misiones como el telescopio espacial Hubble de la NASA, TESS y Kepler continúan brindando información sobre las propiedades de los exoplanetas (planetas alrededor de otras estrellas), Los científicos son cada vez más capaces de reconstruir cómo se ven estos planetas, de qué están hechos, y si podían ser habitables o incluso habitadas.
En un nuevo estudio publicado recientemente en La Revista de Ciencias Planetarias , un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Arizona (ASU) y la Universidad de Chicago han determinado que algunos exoplanetas ricos en carbono, dadas las circunstancias adecuadas, podría estar hecho de diamantes y sílice.
"Estos exoplanetas no se parecen a nada en nuestro sistema solar, "dice el autor principal Harrison Allen-Sutter de la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio de ASU.
Formación de exoplanetas de diamantes
Cuando se forman estrellas y planetas, lo hacen desde la misma nube de gas, por lo que sus composiciones a granel son similares. Una estrella con una proporción más baja de carbono a oxígeno tendrá planetas como la Tierra, compuesto de silicatos y óxidos con un contenido de diamantes muy pequeño (el contenido de diamantes de la Tierra es de aproximadamente 0,001%).
Pero los exoplanetas alrededor de estrellas con una proporción de carbono a oxígeno más alta que nuestro sol tienen más probabilidades de ser ricos en carbono. Allen-Sutter y los coautores Emily Garhart, Kurt Leinenweber y Dan Shim de ASU, con Vitali Prakapenka y Eran Greenberg de la Universidad de Chicago, planteó la hipótesis de que estos exoplanetas ricos en carbono podrían convertirse en diamantes y silicatos, si hubiera agua (que es abundante en el universo), creando una composición rica en diamantes.
En una celda de yunque de diamante, dos diamantes monocristalinos de calidad gema se forman en yunques (parte superior plana en la foto) y luego se enfrentan entre sí. Las muestras se cargan entre los culets (superficies planas), luego, la muestra se comprime entre los yunques. Crédito:Shim / ASU
Yunques de diamante y radiografías
Para probar esta hipótesis, el equipo de investigación necesitaba imitar el interior de los exoplanetas de carburo utilizando altas temperaturas y altas presiones. Para hacerlo utilizaron celdas de yunque de diamante de alta presión en el laboratorio del coautor Shim para materiales terrestres y planetarios.
Primero, sumergieron carburo de silicio en agua y comprimieron la muestra entre diamantes a una presión muy alta. Luego, para controlar la reacción entre el carburo de silicio y el agua, realizaron calentamiento por láser en el Laboratorio Nacional Argonne en Illinois, tomando medidas de rayos X mientras el láser calentaba la muestra a altas presiones.
Como predijeron, con calor y presión elevados, el carburo de silicio reaccionó con agua y se convirtió en diamantes y sílice.
Un planeta de carbono inalterado (izquierda) se transforma de un manto dominado por carburo de silicio a un manto dominado por sílice y diamantes (derecha). La reacción también produce metano e hidrógeno. Crédito:Harrison / ASU
Habitabilidad y habitabilidad
Hasta aquí, no hemos encontrado vida en otros planetas, pero la búsqueda continúa. Los científicos planetarios y los astrobiólogos están utilizando sofisticados instrumentos en el espacio y en la Tierra para encontrar planetas con las propiedades correctas y la ubicación correcta alrededor de sus estrellas donde podría existir vida.
Los objetos en forma de cilindro en esta foto son celdas de yunque de diamante. Las celdas de yunque de diamante se montan en soportes de cobre y luego se insertan en la trayectoria del rayo láser / rayos X del sincrotrón. La foto muestra las celdas de yunque de diamante y los soportes antes de que se alineen para los experimentos de rayos X / láser. Crédito:Shim / ASU
Para los planetas ricos en carbono que son el foco de este estudio, sin embargo, es probable que no tengan las propiedades necesarias para vivir.
Si bien la Tierra es geológicamente activa (un indicador de habitabilidad), Los resultados de este estudio muestran que los planetas ricos en carbono son demasiado difíciles para ser geológicamente activos y esta falta de actividad geológica puede hacer que la composición atmosférica sea inhabitable. Las atmósferas son fundamentales para la vida, ya que nos proporcionan aire para respirar, protección contra el duro entorno del espacio, e incluso presión para permitir el agua líquida.
"Independientemente de la habitabilidad, Este es un paso adicional para ayudarnos a comprender y caracterizar nuestras cada vez mayores y mejoradas observaciones de exoplanetas. "dice Allen-Sutter." Cuanto más aprendemos, mejor seremos capaces de interpretar los nuevos datos de las próximas misiones futuras como el Telescopio Espacial James Webb y el Telescopio Espacial Romano Nancy Grace para comprender los mundos del más allá en nuestro propio sistema solar ".
