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Des scientifiques ont recréé sur Terre le noyau de Saturne (ici en photo).
Des scientifiques ont recréé sur Terre le noyau de Saturne (ici en photo).
©Naza

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Des scientifiques compressent des diamants et… recréent sur Terre le noyau de Saturne

Les conditions qui règnent au centre des planètes géantes comme Jupiter, Uranus et nombre d'exoplanètes ont été reproduites en laboratoire.

Olivier Sanguy

Olivier Sanguy

Olivier Sanguy est spécialiste de l’astronautique et rédacteur en chef du site d’actualités spatiales de la Cité de l’espace à Toulouse.

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Atlantico : Des scientifiques américains ont annoncé ce jeudi 16 juillet qu’ils étaient parvenus à compresser un diamant, soit « la matière la moins compressible », à un niveau de pression équivalent à celui que l’on trouve au cœur de Jupiter ou Saturne. Concrètement, comment fait-on pour reproduire un tel niveau de pression ?

Olivier Sanguy : Tout d’abord, précisons bien qu’ils ont reproduit la pression au centre de Saturne, et non de Jupiter. Ces scientifiques ont compressé du carbone via un processus appelé dynamic warm compression, qui fonctionne avec des lasers. Lorsqu’on fait de la fusion, l’objet à tendance à prendre du volume. On le maintient à ce volume en le mettant dans une « bouteille magnétique », c’est-à-dire en contenant la matière en fusion dans un champ magnétique, ou bien on le compresse avec des rayons laser. Il faut se représenter 176 faisceaux laser qui tirent tous vers un point commun, un peu comme si on serrait un objet avec plusieurs mains de tous les côtés. On arrive à faire subir à la matière une pression équivalente à celle qui règne théoriquement au centre de Saturne. Le carbone, lorsqu’il subit une telle pression, parvient à l’état de diamant, car on peut difficilement compresser plus un diamant.

C’est ce type d’expérience qui contribue à faire dire que le centre de Saturne et Jupiter, ces planètes géantes, ont du diamant en leur centre. Il faut savoir que dans son ensemble Saturne est très peu dense. Dans une baignoire suffisamment grande, Saturne flotterait sur l’eau. Les couches supérieures nuageuses sont très peu denses, en revanche le centre l’est tout particulièrement, ce qui a fait dire entre autres à Arthur C. Clarke, l’auteur de 2001 l’Odyssée de l’espace,  que se trouve un diamant au cœur de Jupiter. Reste à savoir à quoi ressemble ce diamant. Sur Neptune, par exemple, on a envisagé que dans les couches basses, très proches du centre, il pouvait y avoir des pluies de diamants.

A quoi sert une telle expérience ? 

L’expérience dont il est ici question confirme la théorie du diamant : cela peut marcher. D’une manière générale, il s’agit de comprendre les conditions qui règnent dans ces corps célestes extrêmes. La Terre est un corps que nous connaissons mieux que les autres car nous sommes dessus, bien évidemment. Des planètes géantes comme Saturne, Jupiter ou Uranus sont beaucoup plus difficiles à étudier, soit par télescope, soit en envoyant des sondes. On élabore donc beaucoup de modèles théoriques, confrontés ensuite à des observations ou des expérimentations. 

Cela permet aussi d’avoir des modèles mathématiques permettant de mieux comprendre les exo planètes géantes que l’on découvre depuis plusieurs années autour des autres étoiles. Les plus faciles à détecter sont les géantes gazeuses qui se trouvent très proches de leur soleil, et qui sont encore plus grandes que Jupiter.

Quels bénéfices retire-t-on de cette meilleure connaissance de la formation des planètes ?

Le premier bénéfice est celui de la connaissance générale. Ensuite, à chaque fois que l’on fait des avancées dans ces domaines-là, on comprend mieux la physique extrême, c’est-à-dire les états extrêmes de la matière. Cela peut avoir des applications dans la vie de tous les jours. C’est sur ces fondations que nous bâtissons notre avenir. Si nous avons aujourd’hui des ordinateurs qui fonctionnent, c’est parce qu’avant, des travaux de physique fondamentale ont été menés dans les domaines de l’électricité et en physique quantique. On est aujourd’hui en train d’affiner les bases de la physique la plus « intime ». C’est ainsi que l’on fonde le progrès. Quand on a découvert les ondes magnétiques, on ne s’est pas dit immédiatement que par ce moyen on pourrait transmettre du son. C’est venu peu après.

Ce type d’expérience, en créant des niveaux de pression aussi puissants, ne présente-t-il pas un danger sur Terre ? Ce type d’inquiétude existe aussi avec une installation comme le LHC du Cern…

Dans cette expérience le seul risque était de casser la machine ou de blesser quelques personnes autour. Quant au LHC, on avait craint que des micro-trous noirs puissent se créer. L’idée pouvait paraître saugrenue, mais la chose a tout de même été étudiée par les scientifiques. Il ne faut pas croire qu’ils écartent ces éventualités de catastrophes d’un revers de la main. On a pris de bien plus grands risques en testant la première bombe atomique : les scientifiques n’étaient pas certains que la réaction de fission s’arrêterait au combustible de la bombe. Certains craignaient, que la réaction ne s’arrête pas.

Les nocturnes de la Cité de l’espace de Toulouse se tiennent tous les jeudis, avec feu d’artifice final. L’œuvre d’Antoine de Saint-Exupéry, disparu il y a 70 ans, est au cœur de la soirée du 31 juillet 2014. Pour se rendre sur le site de la Cité de l’espace, cliquer ici.

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