Pianeti-diamanti

Enormi, freddi e inospitali: potrebbero essere moltissimi

di Francesco Scotti

Si può immaginare un pianeta, con una massa equivalente a 15 masse della Terra e costituito per il 50 per cento di diamante? A quanto pare, sì. Anzi, se ne possono immaginare molti, secondo uno studio effettuato da ricercatori dell’Università dell’Ohio e presentato al congresso dell’American Geophysical Union a San Francisco.

Rappresentazione di fantasia del pianeta Gliese 581c, nella costellazione della Bilancia. Con una massa pari a 5 volte quella terrestre, è considerato una "Super-Terra". (Cortesia: ESO)

Il gruppo di ricerca, guidato da Wendy Panero e Cayman Unterborn, rispettivamente docente e dottorando presso il Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università dell’Ohio, ha riprodotto sperimentalmente i processi che avvengono nelle profondità del nostro pianeta e che riguardano la formazione del diamante. Il modello è poi stato applicato ad altri pianeti, in particolare a corpi appartenenti a sistemi planetari della Via Lattea molto più ricchi di carbonio rispetto al Sistema Solare.

L’esperimento: un campione di ferro, ossigeno e carbonio portato a 2.400 gradi Kelvin di temperatura e 65 GigaPascal di pressione, cioè le stesse condizioni che si hanno nel mantello inferiore, a circa 800 chilometri di profondità. Lo scopo era ovviamente quello di ricreare il contesto in cui vengono prodotti i minerali nella Terra profonda. Che cosa si è ottenuto? Anzitutto ferro e ossigeno si sono combinati cristallizzandosi in wüstite, la forma minerale del monossido di ferro, un composto molto simile alla comune ruggine (ma che ruggine non è, essendo quest’ultima triossido di diferro idrato). Il carbonio, rimasto pressoché puro, ha invece formato del diamante (è da sottolineare che a pressioni e temperature differenti avrebbe semplicemente dato luogo a cristalli di grafite). Questi risultati contribuiscono ad avvalorare la tesi secondo cui effettivamente il mantello inferiore della Terra comprenderebbe uno strato ricco in diamante.

La scoperta in sé non stupisce più di tanto, dato che conferma teorie già esistenti. Quello che più colpisce è che, se si applica il modello ai super-pianeti, si osserva che nel nucleo si avrebbe un composto di ferro e carbonio (una sorta di acciaio ad alta densità), mentre il mantello sarebbe costituito da carbonio puro sotto forma di diamante. Bisogna immaginare un pianeta con una massa fino a 15 volte quella terrestre, con una struttura (nucleo, mantello e crosta) simile a quella del nostro pianeta, ma costituito per la metà della sua massa di carbonio puro. 7 Terre interamente di diamante.

La domanda viene da sé: ci potrebbe essere vita su un pianeta del genere? E, in caso affermativo, che tipo di vita? Sulla Terra, ricca di silicio, la vita è basata sul carbonio. Verrebbe da pensare che in un contesto in cui è il carbonio a farla da padrone le dinamiche dello sviluppo di eventuali forme viventi siano differenti. Invece niente vita. Che dai diamanti non nascesse niente già si sapeva, ma qui ci sono anche ragioni più profonde, e nell’accezione letterale. Sulla Terra, la presenza di strati fluidi al di sotto della crosta dà luogo a quello che rende il nostro un “pianeta vivente”, come spesso sentiamo dire. Vulcani, anatessi, orogenesi e tettonica a placche sono solo alcune delle conseguenze. Poi ci sono i moti convettivi del nucleo esterno. Questi ultimi producono risultati estremamente interessanti: con i loro movimenti di particelle cariche consentono alla Terra di avere un campo magnetico e un’atmosfera. Su un pianeta-diamante non ci sarebbe niente di tutto questo, quindi niente vita. La ragione è presto detta. L’energia termica del nostro pianeta dipende da due agenti: il primo è il decadimento degli elementi radioattivi del mantello, il secondo è il calore residuale conservatosi dalla formazione del pianeta. Un pianeta con un interno così ricco in carbonio non sarebbe in grado di conservare l’energia termica a causa dell’elevata conducibilità del diamante, che disperderebbe rapidamente tutto il calore all’esterno. Insomma, una gelida e rigida palla di carbonio.

A che cosa ci porta questa scoperta? Panero spiega che l’interesse del suo gruppo di ricerca è rivolto allo studio delle interazioni tra carbonio, idrogeno e ossigeno, ossia le basi della vita, e di come esse avvengano sia all’interno della Terra sia su altri pianeti. Il fine ultimo, chiarisce la ricercatrice, è la compilazione di una serie di criteri che ci consentano di determinare se un pianeta è in grado di ospitare un oceano, fondamentale per la vita. Cosa non da poco se si pensa che fino a oggi si conoscono oltre 700 pianeti extrasolari. Sui quali però si sa poco o nulla.