En Urano y Neptuno llueven diamantes, ahora sabemos cómo

Al fundir diamantes a presiones superiores a las del interior de Neptuno y Urano los científicos han comprobado cómo se comporta el carbono

En las profundidades de Neptuno y Urano, a miles de kilómetros bajo sus nubes de metano, se cree que la presión y la temperatura son tan extremas que rompen las moléculas de metano y liberan átomos de carbono sueltos, que después se comprimen hasta formar diamantes sólidos. Estos diamantes, más densos que el resto del material circundante, se hundirían lentamente hacia el núcleo del planeta en lo que los astrofísicos describen como una auténtica lluvia de diamantes. Lo mismo ocurre, por cierto, en Júpiter y Saturno.

En 2017, un equipo logró recrear esta reacción por primera vez en el laboratorio, pero desde entonces las mediciones del punto de fusión del diamante bajo presión extrema no terminaban de coincidir con lo que predecían las simulaciones teóricas.

Comprimir un diamante más allá de lo imaginable

Un equipo del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, en Estados Unidos, liderado por el físico Marius Millot, ha resuelto ahora ese desajuste. En el estudio, publicado en la revista Nature Physics, los investigadores tomaron muestras diminutas de diamante y las sometieron a una compresión por choque de nanosegundos, alcanzando temperaturas más altas que la superficie del Sol y presiones superiores a un terapascal, es decir, más de diez millones de veces la presión atmosférica en la superficie de la Tierra, y por encima incluso de la que existe en el centro de Neptuno y Urano.

Para medir con precisión qué ocurría con la estructura, la temperatura y la densidad del material en esas condiciones tan fugaces, el equipo combinó tres técnicas distintas: velocimetría óptica, pirometría y difracción de rayos X. Esta combinación les permitió obtener una temperatura de fusión del diamante que encaja casi a la perfección con las simulaciones más recientes, resolviendo un desacuerdo que se había mantenido durante casi dos décadas entre teóricos y experimentales.

Un diamante que flota en un mar de carbono líquido

Uno de los hallazgos más llamativos del trabajo es que la estructura cristalina del diamante persiste hasta presiones de un terapascal, contradiciendo un estudio anterior que sugería una transición a una fase distinta del carbono, llamada BC8, que la teoría de funcionales de la densidad predecía como la forma termodinámicamente estable por encima de esas presiones. En cambio, los nuevos experimentos muestran que el diamante sólido flota en un mar de carbono metálico líquido, de forma muy similar a como los cubitos de hielo flotan en un vaso de agua, ya que el sólido resulta menos denso que el líquido circundante en ese régimen.

Qué tiene que ver esto con la fusión nuclear

Más allá de resolver un misterio sobre la física interior de los planetas gigantes helados, el hallazgo tiene una aplicación mucho más terrenal. En los experimentos de fusión por confinamiento inercial, como los que se realizan en la Instalación Nacional de Ignición del propio Laboratorio Lawrence Livermore, se utilizan cápsulas de diamante para comprimir combustible de hidrógeno hasta desencadenar reacciones de fusión. E

ntender con exactitud cómo se comporta el diamante en el instante previo a fundirse podría ayudar a optimizar el diseño de estas cápsulas y, según los investigadores, contribuir a lograr una ganancia de energía todavía mayor en futuros experimentos de fusión.

El trabajo demuestra, una vez más, que los experimentos diseñados para entender el interior de otros planetas terminan aportando conocimiento útil para uno de los grandes retos energéticos aquí en la Tierra, y confirma que, muy probablemente, en Neptuno y Urano sigue lloviendo diamantes justo como predijeron los modelos.

REFERENCIA

• Diamond melting in shock compression experiments at 1 TPa pressures (M. Millot et al., Nature Physics, 2026)

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