"Diamanter er for evigt" er et almindeligt ordsprog, der henviser til den ekstreme værdi af diamanter, som er blandt de sjældneste stoffer, der findes naturligt på jorden. Diamanter er også et af de mest værdsatte stoffer på jorden, dels på grund af den sjældne forekomst og dels på grund af de mange anvendelser mineralet har. At være det hårdeste naturligt forekommende stof på jorden, er diamanterne en afgørende komponent i fremstillingen af boreobjekter. I betragtning af den høje værdi diamanter har, er det næsten utænkeligt, at i Uranus og Neptun er diamanter slet ikke sjældne, for de regner fra skyerne. Mens et sådant scenario lyder som et script fra en science fiction film, har forskere bekræftet, at diamanter rent faktisk falder fra himlen på de to planeter. En nylig rapport offentliggjort i Nature Astrophysics udtalte, at forskere ved SLAC National Accelerator Laboratory kunne formere mikroskopiske diamanter ud af et stykke plast efter at have genskabt de ekstreme forhold, der findes i de to isgigants kappe.
Eksperimentet
Mens rummets underlige (eller awesome) natur er blevet studeret i mange år, har teorien om regnerende diamanter på Neptun og Uranus været polariserende blandt astrofysikere, hvor nogle forskere diskuterer teorien. Teorienes fortaler har ikke givet overbevisende fakta. Alle de eksperimenter, der blev udført for at understøtte teorien, gav ikke de nødvendige resultater, da forskere ikke kunne genskabe de ekstreme tilstande i Uranus og Neptunens kappe, som var nødvendige for dannelsen af diamanter, hvor temperaturerne nåede 5000 kelvin, mens trykket blev overskredet 700 gigapascals. Det var indtil for nylig, da forskere fra SLAC National Accelerator Laboratory var i stand til at replikere isgiganternes ekstreme tryk og temperaturer ved hjælp af en højoptisk optisk laser samt en røntgenfri-elektronlaser til at sende røntgenimpulser ved ultra hurtige hastigheder gennem en form af plast, polystyren. Polystyren er et carbonhydrid, der består af hydrogen og carbonatomer og har en struktur, der ligner den metangas, der er til stede i de store isplaneter. Forskerne var glade for at se, at mikroskopiske diamanter dannes efter at have sendt den første og anden røntgenstødsvåg gennem polystyren. Forskerne brugte en Linac Coherent Light Source til at udstråle ultrafast røntgenimpulser, som varer i mindre end en nanosekund (de varer i femtosekund) og var afgørende for at registrere processen, der sker på lige kort tid. Undersøgelsen blev senere offentliggjort i en udgave af Nature Astrophysics journal og sendt den astrofysiske verden til en frenzy.
Betingelser på Uranus og Neptunus
Uranus og Neptune som begge klassificeret som isgiganter og ikke gasgiganter som de oprindeligt var tænkt. De to planeter er de eneste to isgiganter i solsystemet og er derfor meget ens i størrelse, udseende og sammensætning. Uranus er den tredje største planet i solsystemet, mens Neptun er solsystemets fjerde største planet. De består hovedsagelig af gasser, og de to planeter er også blandt de mindst tætte planeter i solsystemet. De to planeter er blå i udseende, med Neptunus har en mørkere skygge af blå end Uranus. Atmosfæren af de to planeter er ekstremt tyk; forlænger 17.2 miles på Uranus og 12.2 miles på Neptune, og er begge ens i sammensætning; bestående af hydrogen-, methan- og heliumgasser. Mantlerne på begge isgiganter består af ices, herunder metan, vand og ammoniak. Betingelserne på de to planeter ligger i yderpunkterne og intensitetsstigningen tættere på kernerne. I Neptunen antages det atmosfæriske tryk under de nederste skyer at være så meget som ti gigapascaler og stiger til omkring 700 gigapascals i planetens kerne, hvor temperaturen er så høj som 5,400 K.
Presser oplevet i Uranus 'kerne anslås at være lige så meget som 800 gigapascals, mens temperaturer menes at være lige så meget som 5,000 K. Forskere mener, at forholdene på de to planeter er mantel, der er ideelle til nedbrydning af metan, adskillelse af hydrogenatomer fra kulstof atomer og i sidste ende dannelsen af diamanter, som regner ned til planeternes kerner.
Første undersøgelser
Eksistensen af diamanter i solsystemets gigantiske isplaner blev først foreslået af Marvin Ross, en anerkendt lærde, der i 1981 skrev et papir med titlen "Islaget i Uranus og Neptun-diamanter på himlen?" I bogen, han sagde, at det indre af de to isgiganter var sammensat af enorme mængder af diamanter. Marvin Ross argumenterede for, at det enorme atmosfæriske tryk, der findes i det indre af planeterne kombineret med ekstreme temperaturer, frigjorde carbonatomer fra hydrogenatomer, hvilket førte til dannelsen af diamanter. Marvin baserede sit argument på et eksperiment, der involverede metangasen i en chokbølge-komprimeringsprocedure. Andre efterfølgende eksperimenter udført af andre kendte forskere som Sandro Scandolo bekræftede, at metangas kunne blive forvandlet til carbonhydrider ved stort pres, idet det indstillede tryk var mindst 300 gigapascals. Forskere ved University of California Berkeley, der brugte en diamantambolcelle, kunne opnå resultatet ved temperaturer af 2500 kelviner og tryk på 50 gigapascals.
Disse ekstreme temperaturer og tryk svarer til forholdene under skyerne i Neptunus. Forskere ved det geofysiske laboratorium udførte et andet eksperiment, hvor de kunne destabilisere metans kemiske sammensætning ved temperaturer af 2000-kelviner og et tryk på 7 gigapascaler. Alle forsøg undlod imidlertid at resultere i dannelsen af diamanter, da den eksisterende teknologi begrænsede niveauerne af tryk og temperaturer opnået, hvilket forhindrede forskere i at genskabe de tilstande, der var tilstede ved de to isgigantplanets indre. Men nogle videnskabsmænd var skeptiske over for teorien, der hævder eksistensen af diamanter i Uranus og Neptunus, idet det hedder, at tilstedeværelsen af hydrogen og vand, der blandes med metangas i planeternes atmosfærer, vil bringe de kemiske reaktioner i fare. Andre oplyste, at koncentrationen af kulstof i to isgiganter ikke var høj nok til at tillade dannelse af diamanter uanset mængden af tryk eller temperatur udøvet på gassen.
