Créer des diamants à partir de plastique, c'est possible (avec des lasers)

Depuis de nombreuses années, les scientifiques affirment que des tempêtes de diamants secouent le coeur des planètes géantes de glaces telles qu'Uranus et Neptune.

En théorie, à 10 000 kilomètres sous la surface de ces mondes peu propices à l'émergence de la vie, les conditions sont si extrêmes que les liaisons des molécules d'hydrocarbures peuvent se rompre ; les débris issus de ces ruptures s'agglomèrent ensuite pour former des diamants mesurant quelques nanomètres et pesant plusieurs millions de carats.

Les milieux dont il est question sont dissimulés sous d'épaisses couches de gaz ; leur température peut atteindre les 5 000 Kelvin, soit environ 4 700°C, et leur pression dépasser les 150 gigapascals, soit 1,5 million d'atmosphères terrestres. Même le plus solide des robots ne supporterait pas cet environnement. Parce que leur observation directe est parfaitement impossible, les hypothèses concernant les pluies de diamants ont longtemps été basées sur des calculs. Cette époque est désormais révolue.

Un article publié lundi dernier dans la revue Nature Astronomy apporte des preuves expérimentales solides de l'existence de pluies de diamants. Elles ont été obtenues à l'aide des lasers du SLAC National Accelerator Laboratory de l'Université Stanford. Une équipe dirigée par Dominik Kraus, physicien au laboratoire de recherche Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf, a utilisé le Linac Coherent Light Source (LCLS) et le Matter in Extreme Conditions (MEC) pour soumettre des fragments de polystyrène, un plastique à base d'hydrocarbures, aux conditions qui règnent à l'intérieur des planètes géantes de glaces.

Surprise, le laser du MEC est parvenu à transformer le polystyrène en diamants sans peine. Dans un communiqué publié par le SLAC, les résultats de l'expérience sont salués comme "la première observation indubitable de la formation de diamants sous haute pression".

D'une certaine manière, l'équipe de Dominik Kraus ne s'attendait pas à un tel dénouement. "Les résultats expérimentaux clairs et limpides sont très rares en science, affirme le scientifique dans un email à Motherboard. En temps normal, il faut beaucoup de travail pour tirer un peu de sens de données non concluantes. Là, tout était clair dès le début. C'était un moment "Wow !" pour l'ensemble de l'équipe."

Non sans rappeler la préparation de la pierre philosophale, l'expérience a démontré que les forces qui agitent les entrailles des planètes géantes de glaces étaient bel et bien capables de créer des diamants à partir d'hydrocarbures. En plus d'être frappante, elle est riche d'enseignements pour de nombreux domaines de recherches. Des exoplanètes semblables à Uranus et Neptune ont été observées dans de nombreux systèmes stellaires ; une meilleure compréhension de leurs dynamiques internes est susceptible de nous apporter des informations sur leur masse, leur taille, leur composition et leur activité géologique.

Les recherches de Dominik Kraus et ses collaborateurs pourraient également servir la science des matériaux et trouver des applications commerciales. Pour le moment, nous fabriquons des nanodiamants à l'aide d'explosions. La technique du laboratoire SLAC va peut-être permettre de concevoir une méthode de fabrication de diamants plus avancée.

"Grâce aux lasers à haute énergie, la synthèse des nanodiamants sera peut-être plus propre et facile à contrôler, explique Kraus. Cela doit encore être démontré, cependant. Nous travaillons là-dessus et nous avons réalisé des expériences très prometteuses il y a peu. Ce n'est que le début."

Et voilà : notre futur regorge peut-être d'usines qui transforment le plastique en diamant en lui tirant dessus avec des lasers, tout ça grâce à des planètes géantes de glaces. La science est une belle aventure.