Diamantregen

In den tiefen Atmosphären von Uranus und Neptun herrschen Drücke von Millionen Atmosphären und Temperaturen von über 7.000 °C. Unter diesen Bedingungen wird Methan (CH₄) zerlegt, und der freigesetzte Kohlenstoff wird zu Diamantkristallen gepresst, die ins Innere der Planeten 'regnen'.

2017 gelang einem Team um Dominik Kraus am SLAC National Accelerator Laboratory die experimentelle Bestätigung: Mit einem der stärksten Röntgenlaser der Welt erzeugten sie kurzzeitig die Bedingungen im Inneren der Eisriesen und beobachteten die Entstehung von Nanometer-großen Diamanten in Echtzeit.

Die Diamanten könnten in den Kernen von Uranus und Neptun eine Schicht bilden, die sich über Milliarden Jahre angesammelt hat. Diese Diamantschicht könnte erklären, warum Neptun mehr Wärme abstrahlt als er von der Sonne empfängt, die sinkenden Diamanten setzen Gravitationsenergie frei.

Diamantregen auf Gasriesen ist ein beliebtes SF-Bild. Arthur C. Clarke beschrieb das Konzept bereits in 2061: Odyssey Three (1988). In The Expanse spielt die Ausbeutung von Ressourcen im äußeren Sonnensystem eine zentrale Rolle, und die exotische Physik der Eisriesen ist Teil des Weltenbaus.

Gerade der Diamantregen führt vor Augen, wie wenig die Eisriesen Uranus und Neptun trotz ihrer Nähe verstanden sind. Beide Planeten wurden bislang nur ein einziges Mal aus der Nähe besucht, von Voyager 2 in den späten 1980er Jahren, sodass ihr Inneres weitgehend ein Modell bleibt. Die Laborexperimente mit Hochleistungslasern sind deshalb so wertvoll, weil sie die unerreichbaren Tiefen im Kleinen nachstellen und Theorien überprüfbar machen. Dass dabei tatsächlich Diamanten entstehen, bestätigt nicht nur ein kurioses Wetterphänomen, sondern hilft auch, den merkwürdigen Wärmehaushalt und das schiefe Magnetfeld der Eisriesen zu erklären. Astronomen rechnen Mini-Neptune und Eisriesen zu den häufigsten Planetentypen der Galaxis, weshalb das Verständnis ihrer inneren Physik weit über das Sonnensystem hinausreicht. Eine eigene Mission zu Uranus gilt vielen Forschern inzwischen als eines der lohnendsten Ziele der kommenden Jahrzehnte, um diese exotischen Welten endlich genauer zu vermessen.