Quand des planétologues découvrent que sur Jupiter et Saturne, les rivières de diamants tombent du ciel

Cet article est issu du magazine Les Indispensables de Sciences et Avenir n°210 daté juillet/ septembre 2022.

Pleuvrait-il des diamants dans l'atmosphère de Neptune et d'Uranus ? La question date de quarante ans, après le survol de ces planètes par les sondes Voyager. Elle vient de la constatation que l'atmosphère des deux géantes glacées comporte beaucoup de méthane (CH4), un hydrocarbure simple qui pourrait se dissocier sous l'effet des pressions et des températures énormes qui règnent au cœur de ces planètes : d'un côté de l'hydrogène, de l'autre du carbone qui, soumis à de hautes pressions, forme des diamants.

Un vaste écrin

Restait à reproduire ces conditions en laboratoire. C'est ce qu'ont fait en 2017 Dominik Klaus, professeur à l'université allemande de Rostock, et ses collègues, en soumettant un hydrocarbure (du polystyrène [C8h8]n) à un puissant rayon laser. Ils ont créé une pression de 50 milliards de pascals et une température de 5.000 kelvins, soit les conditions régnant sans doute à 10.000 kilomètres sous la surface nuageuse de Neptune et Uranus.

Ils ont alors vu les atomes d'hydrogène et de carbone se dissocier, et observé par diffraction de rayons X… des diamants de quelques nanomètres. "Le laser crée deux ondes de choc qui, en se rattrapant, induisent un pic de pression, lors duquel les diamants se forment", explique Dominik Klaus. En conditions réelles, tombant en pluie dans les basses couches de l'atmosphère d'Uranus et de Neptune, les diamants s'enfonceraient vers le centre et s'agglutineraient en un vaste écrin autour du cœur de ces planètes glacées.

Un fort taux de carbone pur et très dense…

Un phénomène qui peut exister au sein d'exoplanètes, comme 55 Cancri B, dans la constellation du Cancer. L'analyse de la lumière qu'elle émet montre qu'elle contient beaucoup de carbone. Les simulations qui ont tenté de reproduire le signal émis ne l'expliquent que par un fort taux de carbone pur et très dense… Du diamant.

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