22 de abril de 2018
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| Urano e Netuno |
Urano e Netuno, os gigantes de gelo, normalmente são os planetas menos comentados e menos estudados. Isso decorre não só da grande distância e dificuldade do envio de sondas, como também o protagonismo de Marte tende a ofuscar um pouco os demais. Mas um trabalho conduzido por Marius Millot do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, na Califórnia fez com que os dois planetas voltassem aos holofotes do estudo astronômico.
Acredita-se que tanto Urano quanto Netuno contenham cerca de 60% de sua massa na forma de água, tudo sob a “superfície” gasosa do planeta. No entanto, esta água estaria submetida a pressões tão altas que acredita-se que as moléculas que compõem o gelo da água mudariam sua forma. Uma rede sólida de átomos de oxigênio compartilhando seus elétrons formando um semicondutor, enquanto no interior os íons de hidrogênio de difusão rápida se comportariam como um líquido. O gelo teria uma condutividade elétrica iônica extraordinariamente alta, sendo chamado de “superiônico”, como bem como a capacidade de suportar temperaturas mais altas antes de fundir.
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| Os interiores previstos para os quatro maiores planetas. |
Agora, pela primeira vez, o gelo extremo de Urano e Netuno foi criado em um laboratório. As altas pressões e temperaturas encontradas nos corações dos dois gigantes têm sido um desafio, no entanto, usando lasers para criar compressão de choque forte o suficiente para vaporizar diamantes, a equipe de Marius Millot, foi capaz de alcançar as condições sem precedentes que lhes permitiram criar o gelo pela primeira vez.
Diamantes vaporizados
Para criar o gelo incomum, Millot e sua equipe começaram comprimindo o gelo a 25 mil vezes a pressão atmosférica sentida no nível do mar da Terra. O gelo molecular resultante era sessenta vezes mais denso que a água normal. A equipe manteve o gelo dentro de uma célula de diamante, um dispositivo de alta pressão feito de dois diamantes opostos com a amostra entre eles.
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| Aparelho de laser usado para recriar e estudar o gelo superiônico |
Apontando vários pulsos de lasers de alta intensidade nas células, os pesquisadores lançaram ondas de choque através da amostra que gerou pressões e temperaturas 100 vezes maiores por alguns bilionésimos de segundo.
“O experimento é tão rápido que não pudemos ver a mudança se fôssemos observar dentro da célula durante o experimento”, diz Millot. Em vez disso, eles usaram diagnósticos ultrarrápidos avançados para monitorar as ondas de choque e documentar como o gelo mudou. Segundo Millot, os resultados mostraram que a água superiônica é parcialmente opaca à luz visível, fazendo com que pareça preta. A compressão a laser foi tão violenta que cada operação vaporizou os diamantes no final de cada experiência. Millot disse que o processo de preparar uma nova célula é um procedimento longo e complexo. “Nossa abordagem funcionou muito bem, mas levamos bastante tempo para coletar todos os dados necessários para ter certeza absoluta e confirmar a descoberta”, diz Millot.
Misterioso campo magnético
Quando a sonda Voyager 2 chegou a Urano e Netuno na década de 1980, descobriu que ambos os gigantes do gelo ostentavam de campos magnéticos incomuns. Ao contrário dos demais planetas, os polos magnéticos dos gigantes de gelo são deslocados do eixo de rotação. O campo magnético de Urano é deslocado por quase um terço do raio do planeta, enquanto o de Netuno é a metade do raio.
Como os campos magnéticos planetários são produzidos pelo movimento de fluidos eletricamente condutores em altas pressões, acredita-se que os campos magnéticos incomuns estejam relacionados aos fluidos que os geram.
O gelo superiônico poderia ser a resposta, pois embora tenha alta condutividade iônica, é um fraco condutor elétrico e, portanto, é improvável que contribua para o campo magnético de um planeta, diz Milllot. Enquanto o campo magnético da Terra é impulsionado pelo movimento de seu núcleo externo líquido, os campos de Netuno e Urano podem ser gerados pela água mais normal que existe em suas finas camadas externas, que estão muito mais próximas da superfície.
“Isso combina com a ideia de um interior de gelo superiônico”, diz ele. O gelo incomum não pode ser confinado ao Sistema Solar. Millot diz que é possível que também exista em exoplanetas ricos em água. “Nós precisaríamos de mais dados de laboratório e astronômicos para confirmar isso”, diz ele. “E estamos trabalhando nisso!”
Os resultados foram publicados em 5 de fevereiro na revista Nature Physics.
Traduzido e adaptado de:
http://www.astronomy.com/news/2018/04/researchers-recreate-the-ice-giants-interiors
Artigo original:
https://www.nature.com/articles/s41567-017-0017-4.pdf
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