Illustration d’une planète riche en carbone avec du diamant et de la silice comme principaux minéraux. L’eau peut convertir une planète carbure en une planète riche en diamants. À l’intérieur, les principaux minéraux seraient le diamant et la silice (une couche avec des cristaux dans l’illustration). Le noyau (bleu foncé) pourrait être un alliage fer-carbone. Crédits: Shim / ASU / Vecteezy

Alors que des missions telles que le télescope spatial Hubble de la NASA, TESS et Kepler continuent de fournir des informations sur les propriétés des exoplanètes (planètes autour d’autres étoiles), les scientifiques sont de plus en plus en mesure de reconstituer à quoi ressemblent ces planètes, de quoi elles sont faites, et si elles le pourraient être habitable ou même habité.


Dans une nouvelle étude publiée récemment dans Le journal des sciences planétaires, une équipe de chercheurs de l’Arizona State University (ASU) et de l’Université de Chicago a déterminé que certaines exoplanètes riches en carbone, dans les bonnes circonstances, pourraient être constituées de diamants et de silice.

«Ces exoplanètes ne ressemblent à rien de notre système solaire», déclare l’auteur principal Harrison Allen-Sutter de l’école d’exploration terrestre et spatiale de l’ASU.

Formation d’exoplanètes diamantées

Lorsque les étoiles et les planètes se forment, elles le font à partir du même nuage de gaz, de sorte que leurs compositions en vrac sont similaires. Une étoile avec un rapport carbone / oxygène plus faible aura des planètes comme la Terre, composées de silicates et d’oxydes avec une très faible teneur en diamant (la teneur en diamant de la Terre est d’environ 0,001%).

Mais les exoplanètes autour des étoiles avec un rapport carbone / oxygène plus élevé que notre soleil sont plus susceptibles d’être riches en carbone. Allen-Sutter et ses co-auteurs Emily Garhart, Kurt Leinenweber et Dan Shim de l’ASU, avec Vitali Prakapenka et Eran Greenberg de l’Université de Chicago, ont émis l’hypothèse que ces exoplanètes riches en carbone pourraient se convertir en diamant et silicate, si l’eau (qui est abondante dans l’univers) étaient présents, créant une composition riche en diamants.

Les exoplanètes riches en carbone peuvent être constituées de diamants

Dans une cellule à enclume en diamant, deux diamants monocristallins de qualité gemme sont façonnés en enclumes (dessus plat sur la photo) puis face à face. Les échantillons sont chargés entre les culets (surfaces planes), puis l’échantillon est comprimé entre les enclumes. Crédit: Shim / ASU

Diamant-enclumes et rayons X

Pour tester cette hypothèse, l’équipe de recherche devait imiter l’intérieur des exoplanètes de carbure en utilisant une chaleur élevée et haute pression. Pour ce faire, ils ont utilisé des cellules à enclume de diamant haute pression au laboratoire du co-auteur Shim pour la Terre et les matériaux planétaires.

Tout d’abord, ils ont immergé du carbure de silicium dans l’eau et ont comprimé l’échantillon entre les diamants à une pression très élevée. Ensuite, pour surveiller la réaction entre le carbure de silicium et l’eau, ils ont conduit un chauffage laser au laboratoire national d’Argonne dans l’Illinois, prenant des mesures aux rayons X pendant que le laser chauffait l’échantillon à haute pression.

Comme ils l’ont prédit, avec forte chaleur et la pression, le carbure de silicium a réagi avec de l’eau et s’est transformé en diamants et la silice.

Les exoplanètes riches en carbone peuvent être constituées de diamants

Une planète de carbone non modifiée (à gauche) se transforme d’un manteau dominé par le carbure de silicium en un manteau dominé par la silice et le diamant (à droite). La réaction produit également du méthane et de l’hydrogène. Crédits: Harrison / ASU

Habitabilité et habitabilité

Jusqu’à présent, nous n’avons pas trouvé de vie sur d’autres planètes, mais la recherche se poursuit. Les planétologues et les astrobiologistes utilisent des instruments sophistiqués dans l’espace et sur Terre pour trouver des planètes avec les bonnes propriétés et le bon emplacement autour de leurs étoiles où la vie pourrait exister.

Les exoplanètes riches en carbone peuvent être constituées de diamants

Les objets en forme de cylindre sur cette photo sont des cellules d’enclume en diamant. Les cellules à enclume en diamant sont montées dans des supports en cuivre, puis insérées dans le trajet du faisceau de rayons X / laser du synchrotron. La photo montre des cellules d’enclume de diamant et des montures avant qu’elles ne soient alignées pour des expériences aux rayons X / laser. Crédit: Shim / ASU

Cependant, pour les planètes riches en carbone qui font l’objet de cette étude, elles n’ont probablement pas les propriétés nécessaires à la vie.

Alors que la Terre est géologiquement active (un indicateur d’habitabilité), les résultats de cette étude montrent que les planètes riches en carbone sont trop difficiles pour être géologiquement actives et ce manque d’activité géologique peut rendre la composition atmosphérique inhabitable. Les atmosphères sont essentielles à la vie car elles nous fournissent de l’air pour respirer, une protection contre l’environnement hostile de l’espace et même une pression pour permettre l’eau liquide.

«Indépendamment de l’habitabilité, c’est une étape supplémentaire pour nous aider à comprendre et à caractériser nos observations toujours croissantes et améliorées des exoplanètes», déclare Allen-Sutter. «Plus nous en apprendrons, mieux nous serons en mesure d’interpréter les nouvelles données des futures missions à venir comme le télescope spatial James Webb et le télescope spatial romain Nancy Grace pour comprendre les mondes au-delà de notre propre système solaire.


Des scientifiques mènent une étude sur les “ mondes aquatiques ” de la galaxie


Plus d’information:
H. Allen-Sutter et al, Oxidation of the Interiors of Carbide Exoplanets, Le journal des sciences planétaires (2020). DOI: 10.3847 / PSJ / abaa3e

Citation: Les exoplanètes riches en carbone peuvent être faites de diamants (11 septembre 2020) récupéré le 11 septembre 2020 sur https://phys.org/news/2020-09-carbon-rich-exoplanets-diamonds.html

Ce document est soumis au droit d’auteur. En dehors de toute utilisation équitable à des fins d’étude ou de recherche privée, aucune partie ne peut être reproduite sans l’autorisation écrite. Le contenu est fourni seulement pour information.

READ  Garcetti de LA veut suivre vos mouvements, de manière anonyme bien sûr - Date limite