Zelfs in de ruimte waar er allerlei bizarre dingen gebeuren, was diamantregen lange tijd iets bijzonders. Maar het blijkt veel minder zeldzaam dan gedacht. Op zeker 1900 exoplaneten kan het diamanten regenen.
Tot die conclusie komen astronomen na experimenten op Aarde, waaruit blijkt dat diamanten al bij veel minder hoge temperaturen kunnen ontstaan dan tot nu toe werd aangenomen. Het maakt dat diamantregen op de ijzige werelden in onze kosmos weleens een vrij normaal fenomeen zou kunnen zijn.
Verwarring
Koolstof heeft hoge druk en veel hitte nodig om te veranderen in diamant. Maar tot nu was er wat verwarring over hóé hard het element samengeperst en verhit moet worden om diamant te kunnen vormen op ijsplaneten, zoals Uranus en Neptunus.
Er waren altijd twee soorten experimenten om dat te onderzoeken. Ten eerste kun je koolstof samenpersen door het bloot te stellen aan een plotse schok. Maar je kunt ook de koolstofbestanddelen in een ruimte leggen en langzaam samendrukken. Tot nu toe was het zo dat er in het eerste geval veel hogere temperaturen en meer druk vereist waren om de diamanten te vormen.
Nieuw trucje
Maar nu hebben ze in de VS geprobeerd om die twee methodes te combineren. Aan het SLAC National Accelerator Laboratory in Californië besloot onderzoeker Mungo Frost samen met collega’s polystyreen – dezelfde polymeer waar ook Styrofoam van is gemaakt – samen te drukken tussen twee diamanten en die dan te verhitten met röntgenlicht. Zo zagen ze dat de diamanten zich al uit het polystyreen begonnen te vormen bij temperaturen van rond de 2200 graden en een druk van rond de 19 gigapascal. Dat zijn omstandigheden die vergelijkbaar zijn met het oppervlakkige binnenste van Uranus en Neptunus.
En dat is een veel lagere druk dan die eerder noodzakelijk werd geacht voor de vorming van diamanten bij de schoksgewijze samenpersing. De reactie duurde langer dan bij de eerdere experimenten. Dat kan verklaren waarom destijds de diamantvorming onder lagere druk niet is opgemerkt. “Het kwam niet overeen met eerdere resultaten en we hadden niet verwacht dit te zien, maar het paste eigenlijk goed en bracht soort van alles bij elkaar”, legt Frost uit. “Het blijkt allemaal met verschillende tijdschalen te maken te hebben.”
Diamanten op exoplaneten
Maar wat heeft dit nu te maken met diamantregen op exoplaneten? Nou, een heleboel dus. Het betekent dat het ook op kleinere planeten diamanten kan regenen, iets dat tot nu toe voor onmogelijk werd gehouden. Van de 5600 bekende exoplaneten kan het op meer dan 1900 exemplaren diamanten regenen, op meer dan een derde dus.
Bovendien kunnen diamanten binnen ons zonnestelsel op minder grote diepte gevormd worden dan gedacht. Dat verandert wat we weten over de dynamiek in het binnenste van grote planeten. Doordat de diamanten minder diep gevormd worden, kan de diamantregen door een laag ijs zakken als die naar de kern van deze planeten zinkt. Dat zou weer impact hebben op de magnetische velden van deze ijswerelden, iets waar we nog weinig van weten. De ontdekking leidt dus misschien wel tot meer vragen dan antwoorden.
Diamant is zo ver we weten het hardste materiaal dat op Aarde in de natuur voorkomt. Het is een mineraal dat ontstaat door de kristallisering van koolstof. Op Aarde worden diamanten onder hoge druk en enorme hitte gevormd op zo’n 140 tot 190 kilometer diepte. Door vulkaanuitbarstingen komen ze aan de oppervlakte. Op onze eigen planeet vinden we diamanten alleen in de grond, maar op bijvoorbeeld Uranus en Jupiter regent het diamanten. Daardoor kan er zelfs een hele vreemde toestand van water ontstaan, die wordt omschreven als ‘superheet, zwart ijs’, zoals we eerder al schreven. Een zwart ijsblokje is vier keer zo zwaar als een gewoon ijsblokje en heeft een temperatuur van duizenden graden Celsius.
