Está chovendo diamantes em Netuno e Urano, diz novo estudo

endo os planetas mais externos do nosso sistema solar, Netuno e Urano foram frequentemente empurrados para o caminho – pelo menos quando este último não é mencionado como alvo de uma piada.

Mas um novo estudo realizado por cientistas deu uma guinada fascinante sobre esses gigantes azuis esquecidos: previsões de diamantes sob suas superfícies planetárias.

De acordo com o Science Alert , os pesquisadores conduziram um experimento de laboratório que sugeriu que um processo químico notável provavelmente ocorrerá nas profundezas das atmosferas de Netuno e Urano. O novo estudo foi publicado na revista Nature em maio de 2020.

Com base nos dados coletados sobre esses planetas, os cientistas sabem que Netuno e Urano possuem condições ambientais extremas a milhares de quilômetros abaixo de suas superfícies, onde podem atingir um calor de milhares de graus Fahrenheit e níveis severos de pressão, apesar das atmosferas frias que os conquistaram. o apelido de “gigantes do gelo”.

Uma equipe de cientistas internacionais, incluindo pesquisadores do Laboratório Nacional de Aceleradores SLAC do Departamento de Energia dos EUA, conduziu um experimento para imitar de perto as condições interiores dos planetas e estabelecer o que acontece dentro deles.

Ilustração de chuva de diamante

HZDR / SahneweißIlustração da técnica de espalhamento de raios-x usada para estudar como os diamantes podem se formar dentro de Netuno e Urano.

Dada a pressão extremamente alta dentro de ambos os planetas, a hipótese de trabalho do grupo era que a pressão era forte o suficiente para separar os compostos de hidrocarbonetos dentro dos planetas em suas formas menores, o que endureceria o carbono em diamantes.

Então, usando uma técnica experimental nunca usada antes, eles decidiram testar a teoria da chuva de diamante. Anteriormente, os pesquisadores usavam o laser de raios-X Linac Coherent Light Source (LCLS) da SLAC para que pudessem obter uma medida exata da criação de “matéria densa quente”, que é uma mistura de alta pressão e alta temperatura que os cientistas acreditavam estar na núcleo de gigantes do gelo como Netuno e Urano.

Além disso, os pesquisadores também usaram uma técnica chamada “difração de raios X”, que tira “uma série de instantâneos de como as amostras respondem a ondas de choque produzidas por laser que imitam as condições extremas encontradas em outros planetas”. Este método funcionou muito bem com amostras de cristais, mas não era apropriado para examinar não-cristais que possuem mais estruturas aleatórias.

No entanto, no novo estudo, os pesquisadores usaram uma técnica diferente chamada “espalhamento de raios-X Thomson” que permitia aos cientistas reproduzir com precisão os resultados da difração e também observar como os elementos das amostras não cristalinas se misturavam.

Usando a técnica de espalhamento, os pesquisadores foram capazes de reproduzir as difrações exatas do hidrocarboneto que haviam se dividido em carbono e hidrogênio como dentro de Netuno e Urano. O resultado foi a cristalização do carbono através da extrema pressão e calor do ambiente. Provavelmente isso se traduziria em uma chuva de diamantes a 10 mil quilômetros de profundidade, afundando lentamente na direção dos núcleos dos planetas.

Netuno

NASAO calor extremo e os ambientes pressurizados do interior de Netuno (na foto), como Urano, contrastam com seus exteriores gelados.

“Esta pesquisa fornece dados sobre um fenômeno que é muito difícil de modelar computacionalmente: a ‘miscibilidade’ de dois elementos ou como eles se combinam quando misturados”, disse Mike Dunne, diretor do LCLS. “Aqui eles vêem como dois elementos se separam, como fazer com que a maionese se separe novamente em óleo e vinagre.

O experimento de laboratório bem-sucedido usando a nova técnica também será valioso para examinar os ambientes de outros planetas.

“Essa técnica nos permitirá medir processos interessantes que são difíceis de recriar”, disse Dominik Kraus, cientista da Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf que liderou o novo estudo. “Por exemplo, poderemos ver como o hidrogênio e o hélio, elementos encontrados no interior de gigantes gasosos como Júpiter e Saturno, se misturam e se separam sob essas condições extremas.”

Ele acrescentou: “É uma nova maneira de estudar a história evolutiva de planetas e sistemas planetários, além de apoiar experimentos para possíveis formas futuras de energia da fusão”.

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