Sur Uranus et Neptune, il pleut des diamants

Sur Uranus Et Neptune, Il Pleut Des Diamants

Contrairement à Jupiter et Saturne, les planètes gazeuses Uranus et Neptune – les plus éloignées de notre système solaire – ne figurent pas beaucoup sous les projecteurs scientifiques, mais le fait qu’elles aient des pluies littérales de diamants pourrait changer cela. Oui, « pluie ». De diamants.

C’est une conséquence de plusieurs facteurs qui les influencent, mais, surtout, deux piliers sont essentiels pour que cela se produise : la « pression » et la « température », toutes deux agissant sur la glace qui imprègne les deux planètes les plus froides de notre région.

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Mais avant tout, il est important d’établir ce qu’est la « glace » : contrairement à ce que l’on pourrait penser, nous ne parlons pas ici de l’« eau solide » littérale que vous avez sous la forme de votre réfrigérateur. En ce qui concerne Uranus et Neptune, les deux planètes sont principalement constituées d’eau, de méthane et d’ammoniac. Les molécules de ces trois éléments sont appelées par les astronomes « glace », bien que la seule raison plausible en soit que, probablement, lors de la formation des planètes, elles étaient toutes sous forme solide.

Et il y en a beaucoup de ces trois-là sous les nuages ​​denses des planètes gazeuses lointaines. Et à vrai dire, on ne sait pas grand-chose du comportement de ces environnements : la dernière fois qu’une mission d’exploration spatiale est passée par Uranus ou Neptune, c’était la sonde Voyager 2, lancée en août 1977 (et toujours active, avec son prédécesseur, à Voyager 1). Après cela, tout ce que nous savons sur Uranus et Neptune vient d’observations télescopiques.

Ainsi, des scientifiques experts collectent le peu de données dont nous disposons et les combinent avec des expériences de laboratoire pour recréer les conditions observées sur les deux planètes. Cela, et (beaucoup) de mathématiques, sous la forme de modèles d’estimation, nous aide à combler les lacunes. Et c’est pourquoi on peut dire qu’il y pleut des diamants.

L'illustration montre Uranus
Sur Uranus, comme son « frère glacial » Neptune, diverses réactions chimiques des éléments qui composent sa composition génèrent des effets comme « la pluie de diamant » (Image : buradaki/)

Uranus, Neptune et l’envie de bijoux

Ironiquement, la première mention de la « pluie de diamants » sur Uranus et Neptune est venue de Voyager 2 susmentionné. Fondamentalement, l’idée est la suivante : nous savons de quoi sont faites les deux planètes. La physique nous enseigne également que plus vous vous rapprochez d’un noyau, plus la température ambiante sera élevée.

Uranus et Neptune ont tous deux des noyaux rocheux (probablement) entourés des éléments que nous avons déjà mentionnés – ils forment le « manteau » des deux planètes de la même manière que le fer, l’aluminium, le magnésium et d’autres minéraux forment le manteau terrestre.

Eh bien, dans les couches les plus internes des deux géantes gazeuses, les températures peuvent atteindre près de 6 800 degrés Celsius (6 800 °C) et la pression six millions de fois celle de la Terre. Sur les côtés les plus externes, cela diminue : la température descend un peu en dessous de 1 800 °C et la pression chute à quelque chose près de 200 000 fois la pression de la Terre.

Toujours avec nous ? Génial, car c’est sur cette variation de pression qu’il faut s’attarder : en un mot, ces changements parviennent à casser les molécules de méthane, les obligeant à libérer du carbone. Ce carbone lâche se rassemble et s’accumule, formant de longues chaînes qui cristallisent – ​​d’où les « diamants ». Ces diamants tombent ensuite à travers les couches du manteau d’Uranus et de Neptune, jusqu’à ce qu’ils deviennent trop chauds, fondent, s’évaporent et montent, se refroidissent, se cristallisent et « pleuvent » à nouveau – un cycle sans fin.

L'illustration montre Neptune
Neptune, la dernière planète de notre système solaire, est connue pour sa température très froide, mais peu d’informations sont disponibles à son sujet en raison de la difficulté à l’étudier (Image : 24K-Production/)

Bien sûr, c’était la théorie. La meilleure façon de valider cela, en dehors de l’envoi d’un vaisseau spatial sur les deux planètes, était d’effectuer des expériences en laboratoire qui reproduisaient cet effet en utilisant les mêmes éléments – ou leurs meilleurs équivalents. Dans ce cas, le méthane est trop instable pour être manipulé de cette manière, les scientifiques parient donc sur une solution, à parts égales, bien plus abordable et assez élégante : le polystyrène, un objet que vous connaissez trop bien, car c’est la fantaisie nom de la mousse de polystyrène.

Non, il n’y a pas de polystyrène sur Uranus ou Neptune. Mais selon les experts, chimiquement parlant, il se comporte comme le méthane, étant beaucoup plus facile à manipuler et, avouons-le, beaucoup plus facile à obtenir en grande quantité.

Et c’est ce que nous avons fait : à l’aide de puissants faisceaux laser tirés sur la mousse de polystyrène, nous avons pu créer des « nano diamants » en répétant la pression et la température observées sur les deux planètes gazeuses. Évidemment, nous n’avons pas créé de « mini Uranus » ou de « mini Neptune » – les deux planètes ont des pressions et des températures constantes, alors que nos expériences reproduisent ces facteurs dans des délais très courts – quelques secondes au mieux.

Par conséquent, leur « pluie de diamants » implique très probablement des pierres plus denses et plus grosses, contrairement à nos « nano diamants ». Mais malgré tout, nous avons réussi à prouver la fiabilité de la théorie, ce qui nous rapproche un peu plus de la compréhension des deux planètes les plus éloignées de notre système solaire.

Mais qu’en est-il de l’exploration des deux planètes ? Eh bien, cela prendra encore du temps : au cours de la dernière décennie, 12 missions ont été proposées et sont encore en phase d’évaluation – toutes impliquant des sondes à positionner sur les orbites de chacune d’elles (Uranus : MUSE, Oceanus, ODINUS, Pathfinder, NASA Uranus Orbiter et Probe et Sonde de survol interplanétaire / Neptune : Express interplanétaire, le déjà mentionné ODINUS, OSS Mission, Triton Hopper, Trident et L’Odyssée de Neptune).

Toutes les missions proposées ci-dessus ont la participation de la NASA (USA), de l’ESA (Europe), du CNSA (Chine), en plus de plusieurs institutions d’enseignement et de recherche. Mais ses sorties – si elles sont confirmées – devraient être repoussées à après 2030 ou 2040.

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