Finalmente pode se saber como em Netuno chove diamantes

Urano e Netuno foram descobertos após 1600, quando houve a criação dos telescópios mais eficientes. Netuno é o planeta mais distante do sol. Para dar uma volta em torno do sol, ele leva 165 anos. O planeta foi visto pela primeira vez por telescópio em 1846, pelo astrônomo alemão Johann Gottfried Galle. Ele usou os cálculos matemáticos do astrônomo francês Urbain Le Verrier e do astrônomo britânico John Couch Adams. Depois de uma análise profunda desse denso e belo planeta azulado Le Verrier, deu a ele o mesmo nome do Deus dos Oceanos.

Várias descobertas foram feitas desde a descoberta desses planetas. Uma delas é a de que, no coração desses planetas, poderia estar chovendo diamantes. E os cientistas fizeram novas evidências experimentais mostrando como que isso poderia ser possível.

A hipótese é que o calor e a pressão são intensos a milhares de quilômetros abaixo da superfície dos planetas de gelo. E por isso, elas devam dividir os compostos de hidrocarbonetos, com o carbono comprimido em diamante e afundando ainda mais em direção aos núcleos dos planetas.

Esse novo experimento usou o laser de raios-X daf onte de luz coerente Linac (LCLS) do Laboratório Nacional de Aceleradores do SLAC para fazer as medições mais precisas de como essa “chuva de diamante” deve acontecer. Com isso, eles descobriram que o carbono transita diretamente em diamante cristalino.

“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. Aqui eles vêem como dois elementos se separam, como fazer com que a maionese se separe novamente em óleo e vinagre”, explicou Mike Dunne, físico e diretor do LCLS.

Planetas

Tanto Netuno quanto Urano são os planetas mais mal compreendidos do sistema solar. Eles são bem distantes e somente uma sonda espacial, o Voyager 2, chegou perto deles. Mas segundo a NASA, gigantes de gelo são bastante comuns da Via Láctea. E os exoplanetas tipo Netuno são 10 vezes mais comuns do que os tipo Júpiter.

Por isso, que entender os gigantes de gelo do nosso sistema solar é uma coisa muito importante para que se entender os planetas de toda galáxia. E para que esse entendimento seja possível, é preciso saber o que acontece nos exteriores azuis deles.

É sabido que as atmosferas de Netuno e Urano são compostas principalmente de hidrogênio e hélio e uma quantidade pequena de metano. Embaixo dessas camadas existe um fluido super denso de materiais “gelados”. Como por exemplo, água, metano e amônia que envolvem o núcleo do planeta.

De acordo com cálculos e experimentos de décadas anteriores eles mostram que, com pressão e temperatura suficientes esse metano pode ser dividido em diamantes. Isso sugere que os diamantes podem se transformar dentro desse material quente e denso.

Pesquisa

Um experimento anterior feito no SLAC, que foi liderado pelo físico Dominik Kraus, usou a difração dos raios-X para demonstrá-lo. E agora, Kraus e sua equipe resolveram levar a pesquisa mais para frente.

“Agora temos uma nova abordagem muito promissora, baseada na dispersão de raios-X. Nossas experiências estão fornecendo parâmetros importantes do modelo, onde antes só tínhamos uma incerteza massiva. Isso se tornará cada vez mais relevante quanto mais exoplanetas descobrirmos”, disse Kraus.

Tentar imitar o interior desses planetas aqui na Terra é um desafio e requer um equipamento bastante intenso. Que no caso é o LCLS. Além disso, é preciso de um material que replique as coisas dentro do planeta. E para isso a equipe usou o poliestireno hidrocarboneto no lugar do metano.

O primeiro passo é aquecer e pressurizar o material para que ele replique as condições dentro de Netuno. “Produzimos cerca de 1,5 milhão de barras. O que equivale à pressão exercida pelo peso de cerca de 250 elefantes africanos na superfície de uma miniatura”, explicou Kraus.

Nesse novo experimento a equipe usou um método diferente medindo como os raios-X espalharam os elétrons no poliestireno. Isso permitiu que a equipe observasse a conversão do carbono em diamante e também o que acontece com o restante da amostra. Que é ela se dissolvendo em hidrogênio. E não deixando praticamente nenhum carbono restante.

“No caso dos gigantes do gelo, agora sabemos que o carbono forma quase exclusivamente diamantes quando se separa. E não assume uma forma de transição fluida”, concluiu Kraus.