Cientistas avançaram na compreensão de uma das formas mais exóticas da chuva já estudadas – um estado que não existe naturalmente na Terreno, mas que pode dominar o interno de planetas gigantes porquê Urano e Netuno. Trata-se da chamada chuva superiônica, um tipo de gelo quente, escuro e eletricamente condutor, capaz de ajudar a explicar os campos magnéticos caóticos desses mundos distantes.
Os resultados vêm de uma série de experimentos descritos em um estudo publicado na revista Nature Communications, liderado por pesquisadores do Laboratório Pátrio de Aceleradores SLAC, nos Estados Unidos, e da Universidade Sorbonne, na França.
Pela primeira vez, o trabalho fornece evidências experimentais detalhadas de porquê a estrutura interna desse material pode influenciar diretamente o comportamento magnético dos planetas.
Gelo preto, um estado extremo da chuva
Em condições comuns, a chuva pode subsistir porquê sólido, líquido ou gás. Mas sob pressões e temperaturas extremas (porquê as encontradas no interno de gigantes de gelo) ela assume um estado superiônico. Nessa período, os átomos de oxigênio formam uma rede cristalina rígida, enquanto os átomos de hidrogênio se movem livremente através dessa estrutura. Esse movimento torna o material altamente condutor de eletricidade.
Há décadas, os cientistas suspeitavam que esse tipo de gelo fosse responsável pelos campos magnéticos irregulares observados pela sonda Voyager 2 durante suas passagens por Urano e Netuno. O duelo sempre foi fundamentar experimentalmente porquê essa chuva se organiza em nível atômico.
Modelos teóricos indicavam que a chuva superiônica deveria formar cristais muito definidos, organizados em estruturas cúbicas regulares. No entanto, essas estruturas ordenadas não pareciam compatíveis com campos magnéticos tão instáveis quanto os detectados pelas sondas espaciais.
Gelo preto recriado em laboratório
Para testar essa hipótese, os pesquisadores precisaram primeiro produzir chuva superiônica em laboratório – uma tarefa complexa, já que ela só existe por frações de segundo sob condições extremas. Utilizando duas bigornas de diamante, os cientistas submeteram uma modelo de chuva a pressões equivalentes a 1,8 milhão de atmosferas. Em seguida, lasers pulsados elevaram a temperatura para tapume de 2.500 Kelvin.
No momento exato em que essas condições foram atingidas, a modelo foi analisada com raios X, permitindo observar a posição dos átomos antes que a estrutura se desintegrasse.
O resultado surpreendeu. Em vez de um cristal uniforme, os dados revelaram uma combinação complexa de estruturas: camadas com arranjos cúbicos se misturavam a regiões com organização sextavado, formando um padrão irregular e instável. Inicialmente, os cientistas suspeitaram de interferências experimentais, mas testes repetidos em outro acelerador, na Alemanha, confirmaram os achados.
Experimentos adicionais mostraram que, conforme a pressão aumentava, múltiplas redes cristalinas podiam coexistir, contrariando a teoria de uma transição clara entre diferentes estruturas. Essa complicação estrutural ajuda a explicar por que os campos magnéticos de Urano e Netuno são tão desordenados: a transporte elétrica dentro do planeta pode variar de forma imprevisível, gerando campos magnéticos irregulares.
Embora os experimentos de laboratório não repliquem perfeitamente as condições do interno planetário – onde esses materiais existem de forma contínua e por longos períodos – os pesquisadores acreditam que o comportamento observado oferece pistas importantes sobre o que ocorre em graduação planetária.
A forma mais generalidade de chuva do universo?
- Apesar de nunca manar naturalmente na Terreno, a chuva superiônica pode ser extremamente generalidade no cosmos;
- Planetas gigantes de gelo representam uma parcela significativa dos exoplanetas já identificados, o que sugere que esse tipo de chuva pode ser uma das formas mais abundantes do universo;
- A invenção reforça uma teoria médio da ciência planetária: a chuva, necessário para a vida porquê a conhecemos, pode assumir configurações radicalmente diferentes dependendo do envolvente.
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