Esse é um clima deslumbrante.
Por Paul Sutter publicado por Live Science.
Os gigantes do gelo Urano e Netuno não são suficientemente divulgados; toda a atenção vai para seus irmãos maiores, o poderoso Júpiter e o magnífico Saturno.
À primeira vista, Urano e Netuno são apenas bolas sem graça e chatas de moléculas desinteressantes. Mas escondido sob as camadas externas desses mundos, pode haver algo espetacular: uma chuva constante de diamantes.
“Gigantes de gelo” podem evocar a imagem de uma criatura ao estilo de Tolkien, mas é o nome que os astrônomos usam para categorizar os planetas mais externos do sistema solar, Urano e Netuno.
Confusamente, porém, o nome não tem nada a ver com gelo no sentido que você normalmente o reconheceria – como, digamos, cubos de gelo em sua bebida. A distinção vem do que esses planetas são feitos. Os gigantes gasosos do sistema, Júpiter e Saturno, são feitos quase inteiramente de gás: hidrogênio e hélio. É através do rápido acréscimo desses elementos que esses enormes planetas conseguiram inchar até seu tamanho atual.
Em contraste, Urano e Netuno são feitos principalmente de água, amônia e metano. Os astrônomos geralmente chamam essas moléculas de “gelos”, mas realmente não há uma boa razão para isso, exceto que quando os planetas se formaram, esses elementos provavelmente estavam na forma sólida.
Nas (não tão) profundezas geladas
Nas profundezas dos topos das nuvens verdes ou azuis de Urano e Netuno, há muita água, amônia e metano. Mas esses gigantes de gelo provavelmente têm núcleos rochosos cercados por elementos que provavelmente são comprimidos em estados quânticos exóticos. Em algum momento, essa estranheza quântica se transforma em uma “sopa” superpressurizada que geralmente diminui à medida que você se aproxima da superfície.
Mas, verdade seja dita, não sabemos muito sobre o interior dos gigantes do gelo. A última vez que obtivemos dados aproximados desses dois mundos foi há três décadas, quando a Voyager 2 passou voando em sua missão histórica.
Desde então, Júpiter e Saturno foram anfitriões de várias sondas em órbita, mas nossas visões de Urano e Netuno foram limitadas a observações de telescópio.
Para tentar entender o que há dentro desses planetas, astrônomos e cientistas planetários precisam pegar esses dados escassos e combiná-los com experimentos de laboratório que tentam replicar as condições do interior desses planetas. Além disso, eles usam uma boa e velha matemática – muito. A modelagem matemática ajuda os astrônomos a entender o que está acontecendo em uma determinada situação com base em dados limitados.
E é através dessa combinação de modelagem matemática e experimentos de laboratório que percebemos que Urano e Netuno podem ter a chamada chuva de diamantes.
Está chovendo diamantes
A ideia da chuva de diamantes foi proposta pela primeira vez antes da missão Voyager 2, lançada em 1977. O raciocínio era bem simples: sabemos do que Urano e Netuno são feitos, e sabemos que as coisas ficam mais quentes e mais densas quanto mais fundo em um planeta você vai. . A modelagem matemática ajuda a preencher os detalhes, como que as regiões mais internas dos mantos desses planetas provavelmente têm temperaturas em torno de 7.000 kelvins (12.140 graus Fahrenheit, ou 6.727 graus Celsius) e pressões 6 milhões de vezes maiores que a atmosfera da Terra.
Esses mesmos modelos nos dizem que as camadas mais externas dos mantos são um pouco mais frias – 2.000 K (3.140 F ou 1.727 C – e um pouco menos intensamente pressurizadas (200.000 vezes a pressão atmosférica da Terra). , amônia e metano nesses tipos de temperaturas e pressões?
Com o metano, em particular, as pressões intensas podem quebrar a molécula, liberando o carbono. O carbono então encontra seus irmãos, formando longas cadeias. As longas cadeias então se apertam para formar padrões cristalinos como diamantes.
As densas formações de diamantes então caem pelas camadas do manto até ficarem muito quentes, onde vaporizam e flutuam de volta e repetem o ciclo – daí o termo “chuva de diamantes”.
Diamantes cultivados em laboratório
A melhor maneira de validar essa ideia seria enviar uma espaçonave para Urano ou Netuno. Isso não será uma opção tão cedo, então temos que seguir o segundo melhor caminho: experimentos de laboratório.
Na Terra, podemos disparar lasers poderosos em alvos para replicar muito brevemente as temperaturas e pressões encontradas dentro dos gigantes de gelo. Um experimento com poliestireno (também conhecido como isopor) foi capaz de fazer diamantes de tamanho nano. Não, Urano e Netuno não contêm grandes quantidades de poliestireno, mas o plástico era muito mais fácil de manusear do que o metano em laboratório e, presumivelmente, se comporta de maneira muito semelhante.
Além disso, Urano e Netuno podem manter essas pressões por muito mais tempo do que um laser de laboratório, então os diamantes podem presumivelmente crescer muito maiores do que o tamanho nano.
O resultado final? Com base em tudo o que sabemos sobre a composição dos gigantes de gelo, suas estruturas internas, resultados de experimentos de laboratório e nossa modelagem matemática, a chuva de diamantes é uma coisa muito real.
Paul M. Sutter é astrofísico da SUNY Stony Brook e do Flatiron Institute, apresentador de ” Ask a Spaceman “ e “ Space Radio “, e autor de “ How to Die in Space “.
Saiba mais ouvindo o podcast “Ask A Spaceman”, disponível no iTunes e askaspaceman.com . Faça sua própria pergunta no Twitter usando #AskASpaceman ou seguindo Paul @PaulMattSutter e facebook.com/PaulMattSutter .
