Des diamants comme s’il en pleuvait ? Cette image fantastique pourrait être une réalité bien plus commune qu’on ne l’imaginait jusqu’ici, selon une étude parue dans la revue Nature Astronomy. Ces pluies de diamants qui nous paraissent si exotiques vues de la Terre concerneraient la plupart des géantes de glace, comme Neptune et Uranus, mais aussi des mini-Neptune, une catégorie d’exoplanètes très commune.
Selon une estimation citée par la revue New Scientist, plus de 1900 exoplanètes pourraient être concernées par le phénomène, sur les 5603 exoplanètes officiellement dénombrées au 30 janvier 2024…
200.000 fois la pression atmosphérique terrestre
La surprenante découverte a eu lieu au sein de l’installation XFEL, le Laser européen à électrons libres et à rayons X, installée près de Hambourg en Allemagne.
Les chercheurs y ont comprimé des molécules organiques, issue d’un film en polystyrène, entre deux diamants. Puis ils les ont frappés à l’aide de rayons X afin de les chauffer. À une température de 2.200 °C et une pression de 19 gigapascals – soit 200.000 fois la pression atmosphérique terrestre –, des diamants de quelques millièmes de millimètres ont commencé à se former…
Les expériences menées jusqu’alors n’envisageaient pourtant pas la formation de diamants en deçà de 3000 degrés, et à des pressions jusqu’à 10 fois plus élevées selon les molécules organiques utilisées. Dans ces conditions, seules les planètes massives auraient eu la possibilité de fabriquer des diamants à foison.
Ces nouveaux résultats rendent la formation de diamants probable sur des planètes plus petites, notamment la catégorie des mini-Neptune, d’un rayon de 2 à 4 fois celui de la Terre. D’où l’estimation de 1900 mondes où ruisselleraient des diamants.
Une influence sur le champ magnétique de Neptune et Uranus
Concernant Neptune ou Uranus, où la présence de diamants est suspectée depuis longtemps, ils se formeraient plus haut dans l’atmosphère, où la pression est moins forte.
Mais pourquoi une révision à la baisse des conditions météo pour la formation de diamants ? Les auteurs de l’étude ont changé l’approche expérimentale du problème. Alors que les tentatives précédentes utilisaient des chocs ultra-rapides, ils ont privilégié cette fois une compression statique : la pression exercée sur le polystyrène augmente progressivement, nécessitant plus de temps (30 à 40.10-6 secondes contre 10-9 secondes précédemment) mais moins de pression.
Au-delà de nous démontrer une fois de plus combien les exoplanètes peuvent être exotiques, ce résultat va nourrir les simulations afin de mieux comprendre la dynamique de ces atmosphères extrêmement complexes.
En effet, en passant des couches externes aux couches internes de la planète, la pluie de diamants peut entraîner à sa suite un mélange de gaz et de glace, provoquant "des courants de glace conductrice".
Ces fluides conducteurs agissent alors comme une sorte de dynamo à travers laquelle se forment les champs magnétiques des planètes. Or, l’expérience menée à l’XFEL montre que ces pluies démarreraient plus haut dans l’atmosphère des planètes comme Neptune ou Uranus. Leur parcours serait donc plus long, renforçant leur action. "La pluie de diamants a probablement une influence sur la formation des champs magnétiques complexes d'Uranus et de Neptune", a déclaré sur le site de l’XFEL Mungo Frost, physicien à l'université de Stanford (Californie) et auteur principal de la publication.
