No solo Lucy tiene diamantes en el cielo, como la protagonista de la célebre canción de The Beatles. Los investigadores dicen que Saturno, Júpiter, Neptuno y Urano también podrían tenerlos.
Las atmósferas de esos planetas gaseosos tienen las condiciones ideales de temperatura y presión para contener carbono en forma de diamantes, dijeron Mona Delitsky, de California Specialty Engineering, y Kevin Baines, de la Universidad de Wisconsin, durante la conferencia de la División de Ciencias Planetarias de la Sociedad Astronómica Estadounidense.
Algunas investigaciones previas habían considerado a Neptuno y Urano como fuentes del negocio hipotético de los diamantes espaciales. Los minuciosos cálculos de Delitsky y Baines indican que Saturno y Júpiter también podrían albergar un tesoro reluciente.
«Serían como los diamantes que tenemos aquí, pero probablemente un poco más densos (…) Probablemente serían la misma gema translúcida que todos conocemos», dijo Delitsky.
Todo esto se basa en teorías y modelos, claro está. Ninguna nave espacial ha detectado, fotografiado o recolectado diamantes. Pero la teoría no salió de la nada.
Las fases del carbono
Tal vez recuerdes, de tus clases de Química, que las sustancias adoptan diferentes estados físicos dependiendo de la temperatura y la presión. Por ejemplo, el agua se transforma en hielo a los cero grados centígrados y se evapora a los 100 grados, bajo la presión estándar de la superficie de la Tierra.
El carbono tiene la capacidad de adoptar más de una forma es estado sólido. A bajas temperaturas y presión, el carbón es estable como el grafito, la sustancia de los lápices comunes. Se necesitan condiciones muy extremas para transformar el carbono en diamantes, que son químicamente idénticos al grafito pero exquisitamente fuertes, ya que los átomos en ellos están más unidos entre sí.
Los científicos saben que el carbono en forma de metano se encuentra en la atmósfera de Saturno, Júpiter, Neptuno y Urano, especialmente en los dos últimos. Una molécula de metano consiste en un átomo de carbono rodeado de cuatro átomos de hidrógeno.
Tanto Urano como Neptuno tienen grandes cantidades de metano en su interior, que se convertiría en carbono simple a altas temperaturas. Las condiciones extremas de temperatura y presión permitirían que el carbono forme diamantes, como indicó Marvin Ross en un estudio publicado en 1981 en la revista Nature.
Recientemente, los experimentos de ondas de choque que simulan las condiciones extremas de otros planetas han demostrado con mayor claridad los límites de temperatura y presión entre las diferentes formas de carbono.
De los relámpagos a los diamantes
Al estudiar los sistemas de tormentas en Saturno, Baines notó que en la atmósfera, donde habían estado las nubes de tormenta, quedaban zonas más oscuras que las nubes normales.
El material que coincidía mejor con este efecto era el carbono en forma de hollín, como el que se produce al quemar madera, probablemente como resultado de un relámpago. El investigador publicó un estudio sobre esto en 2009.
Pero, ¿qué ocurre cuando estas partículas de carbono se hunden en las profundidades de Saturno?
La investigadora planetaria, Nadine Nettleman, de la Universidad de California, Santa Cruz, desarrolló gráficas con los cambios de temperatura y presión respecto a la altitud en Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Delitsky y Baines compararon esta información —la mayoría de la cual no se ha publicado— con los descubrimientos recientes sobre las condiciones para la formación de diamantes.
Delitsky y Baines confirmaron que podrían existir diamantes en Urano y Neptuno y demostraron que también podrían formarse en Saturno y Júpiter.
Todos estos planetas están hechos de gas, así que su «interior» está compuesto esencialmente por gas muy caliente presurizado. El carbono adoptaría la forma de hollín en la parte más alta de la atmósfera de Saturno, pero conforme descienda, se transformaría en grafito, a unos 2.000 grados Kelvin (1.727 grados centígrados). Más cerca del núcleo del planeta, a unos 3.000 grados Kelvin (2.727 grados centígrados), se transformaría en diamante.
«Es tan abajo que no podemos observar esa región de la atmósfera con un nave espacial», dijo Delitsky.
En los núcleos de Júpiter y Saturno, los diamantes se derretirían, pero los núcleos de Urano y Neptuno son lo suficientemente ‘fríos’ como para mantenerlos en estado sólido, a una temperatura de 6.000 grados Kelvin (5.727 grados centígrados).
Delitsky imagina que podría haber «diamantes del tamaño de una mano» en esos planetas, aunque no ha efectuado esos cálculos. Podría haber hasta 10 millones de toneladas de diamantes, producto del hollín que generan los relámpagos en Saturno, dijeron los investigadores.
¿En realidad están allí? ¿Podemos extraerlos?
Los científicos que no estaban relacionados con el proyecto mostraron una mezcla de interés y escepticismo.
«Esta clase de estudio demuestra que aún nos falta mucho para comprender la composición y estructura de Júpiter y Saturno, dos planetas que tienen unas 300 y 100 veces la masa de la Tierra, respectivamente, y que fueron cruciales durante la formación del Sistema Solar», dijo Tristan Guillot, investigador planetario del Observatoire de la Cote d’Azur en Francia, a través de un correo electrónico.
Si hubiera diamantes, probablemente no serían del tamaño de un iceberg, dijo Guillot. Cualquier estructura de ese tipo caería rápidamente al interior del planeta y agotaría el carbono de las capas exteriores. Eso resultaría en una atmósfera pobre en carbono, lo que no es el caso, como saben los científicos.
Es factible que el carbono en forma de diamante esté estable en el interior de Saturno y Júpiter, dice Peter Read, profesor de Física en la Universidad de Oxford, pero se muestra escéptico de que se puedan encontrar diamantes como los que existen en la Tierra. Tal vez en lugar de grandes trozos de la piedra preciosa, haya nubes de material de diamante condensado, dijo. Pero simplemente no lo sabemos.
Además, si hubiera diamantes, estarían en las profundidades de estos planetas, adonde es un desafío llegar, dijo Read. Las temperaturas son elevadísimas y la presión es hasta un millón de veces mayor que la de la superficie terrestre.
Esto suscita grandes interrogantes para la posible minería espacial de diamantes. ¿De qué estaría hecho el robot minero para soportar tales temperaturas y presiones? (Delitsky propone: ¡de diamantes!). ¿Cómo se propulsaría la nave espacial?
«¡Probablemente haya formas más fáciles (y baratas) de obtener diamantes que ir a Neptuno o Urano en un submarino altamente reforzado!», escribió Read en un correo electrónico.
Aunque la NASA no tiene programada ninguna misión espacial de extracción de diamantes, tal vez pronto podamos saber más sobre la probable existencia de los diamantes. La nave espacial Juno llegará a Júpiter en 2016 y la nave espacial Cassini se sumergirá en Saturno en 2017 para reunir información sobre los campos gravitatorios y magnéticos de estos planetas.
Estas naves espaciales no se internarán lo suficientemente como para explorar las hipotéticas regiones de diamantes, pero al menos «podremos revisar si detectamos indicios de cambios de densidad que se presentarían cerca de donde se predice que se formarían los diamantes», dijo Guillot.
Otras exploraciones más ambiciosas de los planetas exteriores podrían ayudarnos a determinar si esas teorías sobre los diamantes serán eternas.