3943: Chovem diamantes no interior de Neptuno e Úrano (e já se sabe porquê)

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/GEOFÍSICA

Paul Stansifer, 84user, NASA, Celestia, JPL/Caltech / Wikimedia

Podem estar a chover diamantes dentro dos corações de Neptuno e Úrano. Agora, os cientistas descobriram novas evidências experimentais que mostram como é que isso poderia ser possível.

Neptuno e Úrano 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 Úrano devem dividir os compostos de hidrocarbonetos, com o carbono a comprimir-se em diamante e a afundar ainda mais em direcção 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 directamente 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 director do LCLS, em comunicado.

Sabe-se que as atmosferas de Neptuno e Úrano 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 difracção 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 óptico 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 electrões 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.

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“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.

ZAP //

Por ZAP
2 Julho, 2020

 

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3942: Físicos explicam por que as mudanças do campo magnético da Terra são mais fracas no Pacífico

CIÊNCIA/FÍSICA/GEOFÍSICA

NASA Goddard / Flickr
Conceito de artista do Campo Magnético da Terra

Uma nova investigação levada a cabo por físicos da Universidade de Alberta, no Canadá, apresenta uma explicação para o facto de as mudanças no campo magnético da Terra serem mais fracas na região do Pacífico.

“É uma quebra-cabeças desde 1930, quando [este fenómeno] foi notado pela primeira vez”, começou por dizer o geofísico Mathieu Dumberry, principal autor do estudo, citado em comunicado divulgado pelo portal Phys.

Tal como os ventos na atmosfera ou as correntes no oceano, existem movimentos fluídos no núcleo líquido da Terra, explicou Mathieu Dumberry. Estes fluxos centrais geram e mantêm o campo magnético da Terra, o que nos dá a aurora boreal e nos protege das partículas carregadas do Espaço. Os cientistas modelaram o campo magnético da Terra para uma variedade de aplicações, incluindo, por exemplo, os GPS dos smartphones.

“Os fluxos centrais são mais fracos no Pacífico e também apresentam uma corrente em escala planetária que fica próxima do equador na região do Atlântico, mas esta é depois desviada para uma maior latitude na região do Pacífico (…) Mas porque é que isto acontece? Essa é a questão que ainda não compreendemos”, enquadrou Dumberry.

Na nova investigação, cujos resultados foram recentemente publicados na revista Nature Geoscience, os cientistas frisam que olhar para o campo magnético pode fornecer uma nova visão dos fluxos principais que o criam e explicar o mistério quase centenário.

“A nossa explicação envolve a condutividade eléctrica do manto mais baixo”, disse.

“Demonstramos que, se a condutividade eléctrica do manto mais baixo for mais elevada no Pacífico do que em qualquer outro lugar do planeta, e essa maior ‘fricção magnética’ enfraquecer os fluxos do núcleo central, esta também desviará o principal fluxo de corrente planetária da região do Pacífico, uma vez que evita a região de maior condutância, levando consequentemente a mudanças menores no campo magnético da Terra na região”.

Dumberry observou ainda que o modelo coloca novas questões sobre a composição da região da fronteira do manto principal. “O nosso estudo destaca que a região da fronteira do manto principal é bastante heterogénea. A condutância do manto mais baixo provavelmente não é uniforme em todo o planeta”.

“Esperamos que os nossos resultados motivem os geofísicos a investigar melhor as possíveis diferenças entre a região do Pacífico e outros lugares na fronteira do núcleo do manto”, rematou o cientista da Universidade de Alberta.

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ZAP //

Por ZAP
2 Julho, 2020

 

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