La ricerca di diamanti nei meteoriti ha indotto gli scienziati a pensare seriamente a come potrebbero verificarsi nello spazio. Questo concetto di artisti mostra una moltitudine di diamanti accanto a una stella calda. Immagine della NASA / JPL-Caltech.
I diamanti possono essere rari sulla Terra, ma sorprendentemente comuni nello spazio - e gli occhi a infrarossi super sensibili dello Spitzer Space Telescope della NASA sono perfetti per esplorarli, affermano gli scienziati del Centro di ricerca Ames della NASA a Moffett Field, in California.
Usando simulazioni al computer, i ricercatori hanno sviluppato una strategia per trovare diamanti nello spazio che sono solo un nanometro (un miliardesimo di metro). Queste gemme sono circa 25.000 volte più piccole di un granello di sabbia, troppo piccole per un anello di fidanzamento. Ma gli astronomi credono che queste minuscole particelle possano fornire preziose informazioni su come le molecole ricche di carbonio, le basi della vita sulla Terra, si sviluppano nel cosmo.
Gli scienziati hanno iniziato a meditare seriamente sulla presenza di diamanti nello spazio negli anni '80, quando gli studi sui meteoriti che si schiantarono sulla Terra rivelarono molti piccoli diamanti di dimensioni nanometriche. Gli astronomi hanno determinato che il 3 percento di tutto il carbonio trovato nei meteoriti si presentava sotto forma di nanodiamanti. Se i meteoriti sono un riflesso del contenuto di polvere nello spazio, i calcoli mostrano che solo un grammo di polvere e gas in una nuvola cosmica potrebbe contenere fino a 10.000 trilioni di nanodiamondi.
"La domanda che ci viene sempre posta è, se i nanodiamanti sono abbondanti nello spazio, perché non li abbiamo mai visti più spesso?" afferma Charles Bauschlicher del centro ricerche di Ames. Sono stati individuati solo due volte. "La verità è che non sapevamo abbastanza delle loro proprietà a infrarossi ed elettroniche per rilevare la loro impronta digitale."
Per risolvere questo dilemma, Bauschlicher e il suo team di ricerca hanno utilizzato un software per simulare le condizioni del mezzo interstellare - lo spazio tra le stelle - pieno di nanodiamondi. Hanno scoperto che questi diamanti spaziali brillano intensamente a intervalli di luce infrarossa da 3,4 a 3,5 micron e da 6 a 10 micron, in cui Spitzer è particolarmente sensibile.
Gli astronomi dovrebbero essere in grado di vedere i diamanti celesti cercando le loro uniche "impronte digitali a infrarossi". Quando la luce di una stella vicina fa esplodere una molecola, i suoi legami si allungano, si torcono e si flettono, emanando un colore distintivo della luce infrarossa. Come un prisma che spezza la luce bianca in un arcobaleno, lo strumento spettrometro a infrarossi Spitzers suddivide la luce infrarossa nelle sue parti componenti, consentendo agli scienziati di vedere la firma luminosa di ogni singola molecola.
I membri del team sospettano che nello spazio non siano stati ancora individuati più diamanti perché gli astronomi non hanno cercato nei posti giusti con gli strumenti giusti. I diamanti sono fatti di atomi di carbonio strettamente legati, quindi ci vuole molta luce ultravioletta ad alta energia per far sì che i legami del diamante si pieghino e si muovano, producendo un'impronta digitale a infrarossi. Pertanto, gli scienziati hanno concluso che il posto migliore per vedere brillare la firma di un diamante spaziale è proprio accanto a una stella bollente.
Una volta che gli astronomi scoprono dove cercare i nanodiamondi, un altro mistero è capire come si formano nell'ambiente dello spazio interstellare.
"I diamanti spaziali si formano in condizioni molto diverse rispetto ai diamanti sulla Terra", afferma Louis Allamandola, anch'egli di Ames.
Osserva che i diamanti sulla Terra si formano sotto una pressione immensa, nel profondo del pianeta, dove anche le temperature sono molto alte. Tuttavia, i diamanti spaziali si trovano nelle nuvole molecolari fredde in cui le pressioni sono miliardi di volte inferiori e le temperature sono inferiori a meno 240 gradi Celsius (meno 400 gradi Fahrenheit).
"Ora che sappiamo dove cercare nanodiamanti luminosi, i telescopi a infrarossi come Spitzer possono aiutarci a conoscere meglio la loro vita nello spazio", afferma Allamandola.
L'articolo di Bauschlichers su questo argomento è stato accettato per la pubblicazione su Astrophysical Journal. Allamandola è stata coautrice dell'articolo, insieme a Yufei Liu, Alessandra Ricca e Andrew L. Mattioda, anch'essi di Ames.
Il Jet Propulsion Laboratory della NASA, Pasadena, California, gestisce la missione Spitzer Space Telescope per la direzione della missione scientifica della NASA, Washington. Le operazioni scientifiche vengono condotte allo Spitzer Science Center del California Institute of Technology, sempre a Pasadena. Caltech gestisce JPL per la NASA.