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Bomba atômica pode queimar a atmosfera? O que Oppenheimer descobriu

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Será que as bombas atômicas têm o potencial de inflamar a atmosfera terrestre, convertendo nosso planeta em uma imensa bola de fogo?

Essa foi uma preocupação genuína entre os físicos envolvidos no Projeto Manhattan, incluindo Robert Oppenheimer.

Hoje, temos a resposta para essa indagação, mas um artigo recente ressaltou a importância desse debate para a astrofísica.

A apreensão de Oppenheimer sobre uma possível ignição atmosférica é um dos momentos marcantes no filme dirigido por Christopher Nolan. Na trama, o “pai da bomba nuclear” explora a ideia de se a explosão atômica poderia transformar a Terra em uma fornalha em chamas.

Na realidade, os cientistas não estavam tão alarmados, conforme relatos. Oppenheimer em particular não considerava a ameaça como iminente.

No entanto, mesmo assim consultou outros especialistas para assegurar que seu trabalho, o desenvolvimento das bombas atômicas, não desencadearia um apocalipse global.

Debate antigo

Embora os físicos estivessem cientes de que o risco era praticamente inexistente, o debate ocorreu e continuou por anos após o primeiro teste.

Esse debate foi significativo não apenas para o desenvolvimento da bomba em si, mas também para a física nuclear, que posteriormente resultou em importantes descobertas na astrofísica.

Um dos proponentes da ideia de um incêndio atmosférico foi Edward Teller, que colaborou com George Gamow em um trabalho sobre reações nucleares em estrelas.

Essa preocupação foi expressa por Teller durante uma reunião interna em 1942, destinada a recrutar cientistas da Universidade da Califórnia, Berkeley.

Richard Rhodes, autor do livro premiado com o Prêmio Pulitzer “The Making of the Atomic Bomb”, afirmou que esse assunto não era uma verdadeira preocupação entre os cientistas.

Via Pexels

Despreocupados

O receio de sermos envolvidos por uma bola de fogo em escala global não era tão prevalente.

O tema ganhou destaque porque era relevante para a época, quando as descobertas sobre física nuclear ainda estavam em estágios incipientes e incompletos.

Os astrofísicos já haviam elaborado modelos e estimativas sobre as reações nucleares ocorrendo no interior das estrelas, então tinham ciência de que ambientes suficientemente quentes poderiam fundir átomos de elementos como o hidrogênio.

Assim, a possibilidade de que a alta temperatura de uma explosão nuclear pudesse provocar a fusão de átomos de hidrogênio na atmosfera, desencadeando uma reação em cadeia, foi objeto de investigação, resultando na publicação de importantes artigos científicos.

Fusão nuclear

A razão para o debate reside no fato de que a atmosfera contém elementos leves, como o nitrogênio. Teoricamente, eles poderiam ser envolvidos em uma reação em cadeia de fusão nuclear.

Pelo menos, é o que diz a teoria da época, que ainda não era tão abrangente quanto é hoje.

Teller e seus colegas analisaram se o elemento N-14, um isótopo de nitrogênio abundante na atmosfera, poderia ser fragmentado com relativa facilidade, dependendo das temperaturas às quais fosse exposto.

Essa reação resultaria na geração de fragmentos leves e pesados, representados pelo rearranjo de isótopos de hélio e magnésio, respectivamente, liberando até 17,7 MeV de energia.

Posteriormente, essa energia seria transferida para as partículas alfa emitidas pela reação.

Baseado em teoria

A discussão era teórica e envolveu uma série de cálculos necessários para alcançar uma resposta conclusiva, uma vez que esse tipo de reação ainda não havia sido testado.

Além disso, eles queriam persuadir outros físicos que não estavam tão familiarizados com os aspectos teóricos por trás do Projeto Manhattan.

Finalmente, Teller e sua equipe elaboraram um relatório que concluía que, se a reação fosse iniciada, ocorreria uma perda de energia, tornando impossível a criação da “fornalha atmosférica”.

Eles também determinaram que a taxa de perda de energia seria sempre maior do que a taxa de liberação de energia pela fusão nuclear dos isótopos.

Portanto, a ignição da atmosfera, quando a reação de fusão nuclear se torna auto-sustentável, não poderia ocorrer.

Para uma melhor avaliação do processo de resfriamento atmosférico, Oppenheimer embarcou em uma viagem de trem para consultar Arthur Compton, vencedor do Prêmio Nobel e especialista em física da radiação.

O encontro ocorreu em 1942, e deixou o pai das bombas atômicas mais tranquilo. Afinal, o que estava desenvolvendo não representaria uma ameaça de incendiar o planeta.

Via GetArchive

Impacto das bombas atômicas

Apesar de a atmosfera terrestre não ter se transformado em uma fogueira por conta das bombas atômicas, existe um impacto que dura até hoje. Na verdade, as marcas das reações nucleares na atmosfera deixaram suas impressões nas árvores.

A preocupação de Oppenheimer e outros físicos do Projeto Manhattan estava no isótopo N-14, devido à sua abundância na atmosfera.

No entanto, eles não consideraram outra reação desse elemento com o carbono, que resultou em uma significativa produção do isótopo C-14, conhecido como radiocarbono.

O radiocarbono ocorre naturalmente na natureza e é usado em técnicas de datação por carbono para determinar a idade de objetos antigos em nosso planeta.

Entretanto, houve um aumento na produção desse isótopo na atmosfera, proveniente das explosões nucleares.

Esse aumento na produção diminuiu rapidamente porque, embora o isótopo seja de longa duração, é facilmente absorvido pelas plantas.

Portanto, o radiocarbono produzido durante a era das explosões de bombas atômicas será parte de todos os elementos biológicos por milhares de anos.

A natureza fala

Via Public Domain

Os cientistas conseguem identificar as “impressões digitais” das explosões nos anéis dos troncos de árvores, como os pinheiros.

O artigo de Teller e seus colegas foi mantido em sigilo pelo governo até 1973, mas esse e outros trabalhos publicados nos anos subsequentes chamaram a atenção da mídia e dos próprios participantes do Projeto Manhattan.

Em um desses relatos, o físico Enrico Fermi teria feito apostas com colegas do projeto sobre se a bomba teria algum efeito na atmosfera.

Embora a atitude de Fermi possa ter sido apenas uma brincadeira, a publicação desses relatos parece ter gerado confusão entre o público, e o assunto voltou à tona com o filme Oppenheimer.

Rhodes comentou, expressando a esperança de que a obra não leve as pessoas a duvidarem dos cientistas do Projeto Manhattan. Segundo todos, eles sabiam o que estavam fazendo.

 

Fonte: Canaltech

Imagens: Public Domain, Pexels, GetArchive

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