Un océan de diamant sur Uranus et sur Neptune

Des planètes de notre système solaire, nous ne connaissons pas tout. En particulier, les géantes gazeuses – Uranus et Neptune notamment – recellent encore bien des mystères. Selon une étude américaine publiée récemment dans la revue Nature Physics, ces planètes pourraient héberger des océans d’un genre bien particulier : du diamant liquide où flotteraient des sortes d’iceberg, également de diamant.

Si les propriétés exceptionnelles du diamant sont connues depuis longtemps, des doutes subsistent encore quant à certaines de ces propriétés. Par exemple, on ne sait toujours pas bien à quelle température fond le diamant. Aux conditions normales de températures et de pression qui règnent à la surface de notre bonne vieille Terre, aucun risque. Le diamant restera un solide, le plus dur qui soit.

En revanche, si l’on élève drastiquement la température et la pression, rien ne va plus pour le diamant. “Contrarié” par ces conditions extrêmes, le diamant aura tendance à changer. Rappelons que le diamant, si précieux, n’est qu’un arrangement particulier de vulgaires atomes de carbone. Si l’on augmente température et pression, le diamant aura tendance à se changer en graphite… Difficile donc de mesurer à quelle température fond le diamant, puisque cet structure cristalline particulière aura disparu.

Ces chercheurs californiens ont montré qu’à des pressions de l’ordre de 40 millions de fois celle que l’on subit sur Terre (40 mégabars) et des températures voisines de 50 000 kelvins (environ la même chose en degrés celcius), la structure cristalline du diamant pouvait être stable et liquide. Pour atteindre ces pressions et températures démesurées, un morceau de diamant d’un dixième de carat a été soumis aux pulsations d’un laser ultra puissant, l’appareil OMEGA de l’université de Rochester.

Au prix de calculs thermodynamiques complexes, ils ont montré qu’en diminuant progressivement cette pression aux environs de 11 mégabars, des morceaux de diamant solide pouvaient apparaître au milieu du diamant liquide. Un océan de diamant avec des icebergs, en somme… Si l’on met un glaçon d’eau dans de l’eau, ou dans une verre de pastis, le glaçon flotte, car la phase solide est moins dense que la phase liquide. L’eau fait en l’occurence figure d’exception, tout comme le diamant. A l’inverse, pour la grande majorité des autres composés, la phase solide est plus dense et elle coule.

Depuis les années 1980 et les travaux de Marivin Ross, on suppute qu’il y a de grandes quantités de carbone pur dans ces planètes – de l’ordre de 11 à 17 % de leur masse . Comme règnent, au cœur de ces planètes des conditions extrêmes de température et de pression, ce carbone pourrait être sous forme de diamant, liquide et solide.

Cette dernière étude apporte une pierre de plus à cette théorie. Du diamant liquide coulera sous les ponts avant que l’on puisse le vérifier expérimentalement, et encore plus avant que les diamantaires se mettent à exploiter cet océan qui vaut de l’or sur Terre.

Photo : afternoon_sunlight

Merci à Damien de nous avoir suggéré cet article