Quasi 20 km di diamanti sotto la superficie di Mercurio: come possono essersi formati
Sotto la superficie di Mercurio, il pianeta più piccolo del sistema solare e più vicino al Sole, potrebbe esserci uno strato di diamanti spesso quasi 20 km. I diamanti si sarebbero formati subito dopo la nascita del pianeta, 4,5 miliardi di anni fa, quando si ritiene che Mercurio avesse una crosta di grafite che galleggiava su un profondo oceano di magma: sarebbe stato allora che la formazione di un nucleo interno solido avrebbe creato le condizioni estreme che hanno favorito transizione grafite-diamante. Un team di ricercatori ha ricreato quelle condizioni, grazie a una macchina chiamata pressa a incudine, normalmente impiegata per studiare il comportamento di materiali a pressioni estreme, ma anche per la produzione di diamanti sintetici.
“Si tratta di una pressa enorme, che ci consente di sottoporre campioni minuscoli alla stessa alta pressione e alla stessa alta temperatura che ci aspetteremmo di trovare nelle profondità di Mercurio, al confine tra il mantello e il nucleo” ha spiegato Bernard Charlier, capo del dipartimento di geologia presso l'Università di Liegi in Belgio e co-autore dello studio che riporta i risultati su Nature Communications.
Nell’esperimento, il team ha inserito una miscela di elementi, tra cui silicio, titanio, magnesio e alluminio, all’interno di una capsula di grafite, imitando la composizione teorizzata dell’interno di Mercurio nei suoi primi giorni. Gli studiosi hanno quindi sottoposto la capsula a pressioni quasi 70.000 volte superiori a quelle presenti sulla superficie terrestre e a temperature fino ai 2.000 °C, replicando così le condizioni che probabilmente caratterizzavano il confine tra mantello e nucleo di Mercurio miliardi di anni fa. Quanto ottenuto è stato quindi osservato al microscopio elettronico, rivelando che la grafite si era trasformata in cristalli di diamante. Il processo, spiegano gli studiosi, può molto probabilmente riflettere quanto accaduto sotto la superficie di Mercurio, fornendoci informazioni utili sulla struttura interna del pianeta.
Sotto la superficie di Mercurio potrebbe esserci uno spesso strato di diamanti
Mercurio è il secondo pianeta più denso dopo la Terra: il suo grande nucleo di ferro occupa l’85% del pianeta e la sua superficie è particolarmente scura, a causa della presenza diffusa di grafite, che è una forma del carbonio, come mostrato in precedenti osservazioni dalla sonda spaziale MESSENGER della NASA. Anche i diamanti sono fatti di atomi carbonio, che assumono la caratteristica struttura tetraedrica in specifiche condizioni di pressione e temperatura. Un altro precedente studio ha inoltre suggerito la presenza di zolfo nel nucleo di Mercurio, che potrebbe aver avuto effetto sulla cristallizzazione dell’oceano di magma.
In particolare, con un contenuto di zolfo di circa l’11%, i ricercatori hanno calcolato una temperatura di 238 gradi inferiore dell’oceano di magma. “Ciò è positivo per la stabilità del diamante, perché al diamante piace l’alta pressione ma la temperatura più bassa. E questo è principalmente ciò che ci dicono i nostri esperimenti: l’oceano di magma di Mercurio è più freddo del previsto e anche più profondo, come sappiamo dalla reinterpretazione delle misurazioni geofisiche” ha aggiunto Charlier, riferendosi ai dati prodotti dalla sonda MESSENGER.
La successiva formazione di un nucleo interno solido potrebbe quindi aver creato la pressione estrema che, in presenza di una più bassa temperatura dell’oceano di magma, può aver quindi favorito la formazione dei diamanti: secondo i calcoli degli studiosi, formerebbero uno strato spesso dai 15 ai 18 km.
Per il momento, lo spessore dello strato è ancora una stima, così come non è possibile dire quanto possano essere grandi i singoli diamanti. Ad ogni modo, gli studiosi ritengono che non potranno essere mai estratti, anche con le future tecnologie più avanzate, perché si troverebbero a una profondità di circa 500 km, al confine tra il nucleo e il mantello di Mercurio. “Tuttavia, alcune lave sulla superficie di Mercurio si sono formate dalla fusione del mantello molto profondo – ha precisato Charlier – . È quindi ragionevole ritenere che questo processo sia in grado di portare alcuni diamanti in superficie, analogamente a quanto accade sulla Terra”.
