Introduction

Une question ouverte ancienne sur laquelle les scientifiques ne sont pas d’accord.

Les enfants prennent parti et argumentent en fonction des données actuellement validées sur le sujet.

Le Projet

Des enfants du séjour de vacances « Les Cristaux de l’Univers » se penchent sur la question de l’existence de diamants, en océans ou en pluie, ou sous la forme cristalline simplement, sur Uranus.

Des diamants par milliers sur Uranus ?

C’est possible ! Et pourquoi ?

Uranus est la septième planète du système solaire. La température de son noyau est de 7000 degrés Celsius, celle de son manteau gazeux est de -193°C et celle de son atmosphère de -248°C.

Structure d’Uranus

Dans le noyau, la pression est de 2 millions de bars, dans le manteau de 2 bars et dans l’atmosphère de 1,2 bar à un millième de bar.

 Le noyau rocheux solide, d’environ 7.500 km de rayon, est principalement constitué de silicates et de fer.
 Celui-ci est recouvert d’un manteau à l’état liquide épais de 18 000 km environ, composé d’hydrogène , d’hélium de méthane et d’ammoniac.
 L’atmosphère, elle, est composée majoritairement d’hydrogène (85%), hélium (15%) et méthane (qui lui donne sa coloration bleue-verte).
 Le carbone qui pourrait composer les diamants proviendrait du méthane (CH4). Il est estimé à environ 10% de la composition totale de la planète.

Dans le noyau d’Uranus

Diagramme de phase du carbone

S’il y avait du carbone à l’état pur dans le noyau d’Uranus (minoritaire), on le trouverait majoritairement sous forme de diamant, mais aussi sous forme liquide (minoritaire).
En s’approchant du centre du noyau, grâce à la gravité, la pression augmente. Il est donc aussi possible d’imaginer trouver du carbone sous forme BC8 (phase solide non cristalline du carbone, ce n’est donc pas du diamant) au centre du noyau d’Uranus.
Néanmoins, la présence de fer et de silicates majoritairement rend cette présence peu probable : en effet fer et carbone peuvent s’associer pour donner un alliage, qui ne pourra jamais devenir diamant (mais qui peut devenir perlite), alors que carbone et oxygène peuvent former des carbonates.. Cependant, avec les chiffres actuels, la précision ne permet pas d’être catégorique.

Dans le manteau d’Uranus

Uranus possède un de manteau liquide. Néanmoins, dans ce manteau on devrait retrouver le carbone pur associé majoritairement en graphite mais aussi en diamant !

Et son atmosphère alors ?

Dans l’atmosphère, en fonction de l’altitude, la pression et la température varie.

Composition de l’atmosphère d’Uranus

Dans l’atmosphère, on aurait donc uniquement du graphite. L’atmosphère étant une enveloppe gazeuse, si du graphite se formait, il tomberait sous forme de pluie sur le manteau.

Un océan de diamant ?

Des équipes de chercheurs du Lawrence Livermore National Laboratory ont montré qu’il était possible de faire flotter du diamant sur du carbone liquide dans des conditions extrêmes de température et une pression au alentours de 11 mégabars.
Pour autant, nous ne pouvons pas en conclure que cet océan existe, puisqu’aucunes de nos données ne coïncident avec ces conditions.

Conclusion

D’après les données avec lesquelles nous avons travaillé, il y aurait du diamant sur Uranus, dans son noyau et son manteau, rendant des jolies découvertes lors d’explorations futur d’Uranus possibles.
La perspective d’ « océans de diamants, » elle ne semble pas possible : aucun lieu de la planète ne correspond, en température et pression, aux conditions pour avoir du carbone liquide.
La perspective de « pluie de diamants » semble elle aussi impossible, pour les mêmes raisons. On pourrait imaginer des « pluies de graphite », mais sur Terre nous avons aussi des conditions le permettant et... jusqu’ici c’est peu souvent le cas !

Néanmoins, il existe des articles qui disent que la pression et la température en surface du noyau seraient beaucoup plus importantes. Dans ce cas, la présence d’un océan de diamants serait possible, mais ces données ne sont confirmées par aucuns sites officiels.

Pour en arriver là il à fallut convertir :
 Des bar en pascal (1bar = 10 puissance 5 pascal = 100 000 pascal)
 Des pascals en gigapascal (1 gigapascal = 1.000.000.000 de pascals)
 Des degré en kelvin (0 kelvin = -273’15 degrés. Le zéro absolu).

Références :

http://www.dil.univ-mrs.fr/ gispert/enseignement/astronomie/2eme_partie/planetes/Uranus.php
http://www.astrosurf.com/astro-35/u...
http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetar...
http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichie...
http://dao.mit.edu/8.231/
http://fr.academic.ru/dic.nsf/frwik...
http://www.techno-science.net/?ongl...
http://www.spectrosciences.com/spip...
http://www.futura-sciences.com/fr/n...
http://www.paperblog.fr/2736940/un-...

Baptiste, Corentin et leur éducatrice scientifique, Héloïse Lafargue

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