De la pluie de diamants sur Saturne et Jupiter ?
Des chercheurs pensent que des diamants se forment dans l'atmosphère de Saturne et Jupiter
Une nouvelle étude suggère que des diamants pourraient se former dans l'atmosphère de Saturne et Jupiter et tomber en pluie à la surface des planètes.
Cela ressemble à un doux rêve et pourtant ceci pourrait être tout à fait réel : des planètes où les diamants tombent en pluie. Et il ne s'agirait pas de n'importe quelle planète située aux confins de l'Univers mais des bien connues Saturne et Jupiter. C'est du moins ce qu'affirment des scientifiques américains qui viennent de présenter leur étude lors d'une conférence tenue à Denver.
Le diamant figure parmi les matériaux les plus durs connus sur Terre. C'est un minéral qui se forme à partir de carbone lorsqu'il est soumis à des conditions bien particulières et assez extrêmes. Normalement, la température doit dépasser au moins les 1.100°C et la pression 4,5 gigapascals. Pour en savoir plus, les chercheurs ont étudié plus en détail, grâce à des expériences en laboratoire et des modèles, comment le carbone se comporte dans ce genre de conditions. Puis ils ont couplé ces informations avec des observations récemment faites au niveau de Saturne et Jupiter.
Ils sont ainsi arrivés à la conclusion que les planètes réunissaient les conditions nécessaires à la formation de diamants, à partir du méthane contenu dans leur atmosphère. Comment ? Grâce aux orages qui sévissent à la surface des planètes. La sonde Cassini a pu en observer à plusieurs reprises sur Saturne et des phénomènes similaires ont été vus sur Jupiter. Or, ces observations ont suggéré que les orages étaient assez puissants pour casser les molécules de méthane contenues dans l'atmosphère.
1.000 tonnes de diamants par an
Selon la théorie des chercheurs, ceci donnerait alors naissance à des particules plus simples de carbone (de la "suie") qui se mettraient à chuter dans l'atmosphère jusqu'à atteindre une zone plus dense. Là, face à une hausse de la pression, elles se changeraient en graphite, une forme minérale stable du carbone. En poursuivant sa chute dans les couches les plus profondes de l'atmosphère, le graphite connaitrait alors une nouvelle hausse de température et de pression, qui conduirait à la formation de diamants solides.
"Nous connaissons maintenant la limite maximum de température pour le diamant solide (environ 8.000°C), au-dessus de laquelle il fond. Et nous avons également des mesures de température et de pression plus précises pour les intérieurs de Saturne et de Jupiter. Ces deux résultats combinés nous montrent pour la première fois que des diamants solides peuvent exister dans de vaste régions verticales au niveau des deux planètes", a expliqué Kevin Baines, chercheur à l'University of Wisconsin–Madison et co-auteur de l'étude.
Et d'après le spécialiste, le processus décrit ci-dessus ne formerait pas que des petites quantités de diamants. "Il crée environ un millier de tonnes de diamants par an, et j'estime que dans la couche contenant les diamants, épaisse de 30.000 km, il y a environ 10 millions de tonnes de diamants formés de cette façon", a précisé Baines.
Un océan de diamant
Ce n'est pas la première fois qu'une telle théorie est avancée. De précédentes avaient déjà suggéré qu'Uranus et Neptune pouvaient être des productrices de diamants. Les auteurs avaient alors imaginé un processus similaire où le méthane de l'atmosphère aurait progressivement été transformé, jusqu'à devenir du diamant tombant en pluie à leur surface. Néanmoins, une telle théorie n'avait encore jamais été avancée pour Jupiter et Saturne qui présentent des températures plus basses et une concentration de méthane moins élevée.
Environ 0,5% de l'atmosphère de Saturne est constituée de méthane. 0,2% pour Jupiter. Sur Neptune et Uranus, ce chiffre atteint 15%. Mais ne vous imaginez pas déjà partir ramasser les diamants par pelle à la surface de Jupiter, car une fois tombés, les précieux minéraux ne resteraient pas tel quel : ils formeraient un vaste océan de diamant liquide. Dans les couches les plus profondes de l'atmosphère, les conditions sont en effet encore plus extrêmes et pousseraient les diamants formés à fondre, provoquant la formation d'un "océan de diamant fondu".
Un phénomène qui ne se produirait en revanche pas sur Uranus et Neptune où les températures sont plus basses, n'atteignant jamais le point de fusion du minéral. "C'est pourquoi nous pouvons dire, que très probablement, les diamants sont éternels sur Uranus et Neptune mais pas sur Jupiter et Saturne", a commenté Mona Delitsky du California Specialty Engineering et principal auteur de l'étude.
Même s'ils sont destinés à fondre, les diamants présenteraient tout de même une belle taille selon les scientifiques. La scientifique pense que les minéraux avoisineraient au départ le micron (un millionième de mètre) puis se mettraient à grossir au fil de leur chute. Ils dépasseraient alors la taille d'un petit pois et pourraient être encore plus gros. "Ils sont probablement bien plus gros que des nano-diamants, peut-être des morceaux de bonnes dimensions que vous pourriez tenir dans la main", a ajouté Mona Delitsky.
Une théorie qui peine à convaincre
Sans surprise, cette théorie est toutefois loin de convaincre tout le monde. William Hubbard de l'University of Arizona, par exemple, a exprimé des doutes au sujet du processus décrit. Selon lui, la quantité de "suie" serait trop petite pour que du diamant puisse être formé et celle-ci pourrait ne pas résister aux conditions environnantes qui la détruiraient. "Le carbone pyrolysé pourrait juste former une solution avec l'hydrogène, et non précipiter [en diamants]", a t-il expliqué.
D'autres scientifiques estiment que ce n'est pas parce que des diamants pourraient théoriquement se former sur Saturne et Jupiter qu'ils se forment réellement. De plus, dans une étude publiée en 2007, des chercheurs néerlandais avaient estimé que même sur Uranus et Neptune, le processus de cristallisation du carbone en diamant pourrait être extrêmement lent et qu'il faudrait attendre des milliers d'années avant d'en obtenir.
De leur côté, Mona Delitsky et ses collègues maintiennent leur théorie et y voient même une idée de futures missions spatiales. "Dans le futur proche, des sondes robotiques pourraient peut-être extraire ces diamants des couches de l'atmosphère de ces géantes", a conclu Delistky citée par le National Geographic.
