Podem estar a chover diamantes dentro dos corações de Neptuno e Urano. Agora, os cientistas descobriram novas evidências experimentais que mostram como é que isso poderia ser possível.
Neptuno e Urano são os planetas mais mal compreendidos no Sistema Solar. Estão tão distantes que apenas uma sonda espacial, a Voyager 2, se aproximou deles e apenas para um sobrevoo – e não para uma missão de longo prazo.
Porém, gigantes de gelo são extremamente comuns na Via Láctea. Há 10 vezes mais exoplanetas do tipo Neptuno do que do tipo Júpiter. Entender os gigantes de gelo do Sistema Solar é vital para entender os planetas em toda a galáxia. Para entendê-los melhor, é preciso saber o que acontece sob os seus serenos exteriores azuis.
De acordo com o ScienceAlert, a hipótese defende que o calor e a pressão intensos, milhares de quilómetros abaixo da superfície de Neptuno e Urano devem dividir os compostos de hidrocarbonetos, com o carbono a comprimir-se em diamante e a afundar ainda mais em direção aos seus núcleos planetários.
A nova experiência usou o laser de raios-X do SLAC National Accelerator Laboratory’s Linac Coherent Light Source (LCLS) para medir mais precisamente a forma como este processo de “chuva de diamantes” deve ocorrer e concluiu que o carbono transita diretamente em diamante cristalino.
“Esta investigação fornece dados sobre um fenómeno que é muito difícil de modelar computacionalmente: a miscibilidade de dois elementos, ou a forma como se combinam quando misturados”, explicou Mike Dunne, físico de plasma e diretor do LCLS, em comunicado.
Sabe-se que as atmosferas de Neptuno e Urano são compostas por hidrogénio e hélio com uma pequena quantidade de metano. Por baixo dessas camadas atmosféricas, um fluido super quente e super denso de materiais “gelados”, como água, metano e amoníaco, envolve o núcleo do planeta.
Estudos anteriores mostraram que, com a pressão e temperatura suficientes, o metano pode ser dividido em diamantes, sugerindo que os diamantes se podem formar dentro desse material quente e denso.
Uma experiência anterior no SLAC, liderado pelo físico Dominik Kraus, usou difração de raios-X para demonstrá-lo. Agora, Kraus e a sua equipa deram mais um passo em frente. “Agora temos uma nova abordagem muito promissora, baseada na dispersão de raios-X”, disse Kraus. “As nossas experiências estão a fornecer parâmetros importantes do modelo, onde, antes, tínhamos uma incerteza massiva. Isto se tornará cada vez mais relevante quanto mais exoplanetas descobrirmos”.
Neste estudo, a equipa usou poliestireno hidrocarboneto (C8H8) em vez de metano (CH4). O primeiro passo passa por aquecer e pressurizar o material para replicar as condições dentro de Neptuno a uma profundidade de cerca de 10 mil quilómetros. Pulsos de laser ótico geram ondas de choque no poliestireno, que aquece o material até cerca de 4.727ºC e cria pressão intensa.
Depois, a equipa mediu a forma como os raios-X espalharam os eletrões no poliestireno. Isto permitiu não só observar a conversão de carbono em diamante, mas também o que acontece com o resto da amostra: divide-se em hidrogénio. Praticamente, não há carbono restante.
“No caso dos gigantes de gelo, agora sabemos que o carbono forma quase exclusivamente diamantes quando se separa e não assume uma forma de transição fluida”, disse Kraus.
O interior de Neptuno é muito mais quente do que deveria ser: liberta 2,6 vezes mais energia do que absorve do Sol. Se os diamantes chovem no interior do planeta, podem estar a libertar energia gravitacional, que é convertida em calor gerado pelo atrito entre os diamantes e o material ao seu redor.
“Esta técnica permitir-nos-á medir processos interessantes que são difíceis de recriar”, disse Kraus. “Por exemplo, poderemos ver como o hidrogénio e o hélio, elementos encontrados no interior de gigantes gasosos como Júpiter e Saturno, se misturam e se separam sob estas condições extremas. É uma nova forma de estudar a história evolutiva dos planetas e sistemas planetários, bem como apoiar experiências para possíveis formas futuras de energia da fusão”.
Este estudo foi publicado no final de maio na revista científica Nature Communications.
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