Uma equipa de investigação internacional, utilizando o laser europeu de raios X XFEL, descobriu novos detalhes sobre a chuva de diamantes em planetas como Neptuno e Urano, revelando o seu efeito potencial nos seus campos magnéticos e na existência em exoplanetas mais pequenos. Crédito: SciTechDaily.com
Pesquisadores do XFEL europeu suspeitam de efeitos em campos magnéticos complexos.
Uma equipe internacional de pesquisadores liderada por Mungo Frost, do centro de pesquisa SLAC, na Califórnia, obteve novos insights sobre a formação de chuva de diamantes em planetas gelados como Netuno e Urano, usando o laser de raios X europeu XFEL em Schenefeld. Os resultados, agora publicados na revista científica Astronomia da Naturezatambém fornecem pistas sobre a formação dos complexos campos magnéticos destes planetas.
Em trabalhos anteriores sobre lasers de raios X, os cientistas já tinham descoberto que os diamantes deveriam formar-se a partir de compostos de carbono no interior dos grandes planetas gasosos devido à alta pressão que aí prevalece. Estes afundariam ainda mais no interior dos planetas como uma chuva de pedras preciosas das camadas superiores.
O gráfico mostra a chuva de diamantes dentro do planeta, que consiste em diamantes afundando no gelo circundante. A pressão e a temperatura aumentam continuamente à medida que se aprofundam no planeta. Mesmo em regiões extremamente quentes, o gelo permanece devido à pressão extremamente elevada. Crédito: Europeu XFEL / Tobias Wüstefeld
Uma nova experiência no XFEL europeu mostrou agora que a formação de diamantes a partir de compostos de carbono já começa a pressões e temperaturas mais baixas do que as supostas. Para os planetas gasosos, isto significa que a chuva de diamantes já se forma a uma profundidade inferior à que se pensava, podendo assim ter uma influência mais forte na formação dos campos magnéticos. Além disso, a chuva de diamantes também seria possível em planetas gasosos menores que Netuno e Urano e chamados de “mini-Netunos”. Tais planetas não existem no nosso sistema solar, mas ocorrem como exoplanetas fora dele.
No seu caminho das camadas externas para as internas dos planetas, a chuva de diamantes pode arrastar gás e gelo, causando correntes de gelo condutor. As correntes de fluidos condutores atuam como uma espécie de dínamo através do qual se formam os campos magnéticos dos planetas. “A chuva de diamantes provavelmente tem influência na formação dos complexos campos magnéticos de Urano e Netuno”, disse Frost.
Estação experimental HED no XFEL europeu. Crédito/Direitos autorais: XFEL Europeu / Jan Hosan
O grupo utilizou um filme plástico feito a partir do composto de hidrocarboneto poliestireno como fonte de carbono. Sob pressão muito elevada, os diamantes são formados a partir da folha – um processo que ocorre da mesma forma que no interior dos planetas e que pode ser imitado no XFEL europeu. Os pesquisadores geraram a alta pressão e a temperatura de mais de 2.200 graus Celsius que prevalecem dentro dos gigantes gasosos gelados com a ajuda de células de diamante e lasers. As células do carimbo funcionam como um mini torno no qual a amostra é espremida entre dois diamantes. Com a ajuda dos pulsos de raios X europeus XFEL, o tempo, as condições e a sequência de formação dos diamantes na célula do carimbo podem ser observados com precisão.
A equipa de investigação internacional também inclui cientistas do XFEL europeu, os centros de investigação alemães DESY em Hamburgo e o Centro Helmholtz Dresden-Rossendorf, bem como outras instituições de pesquisa e universidades de diversos países. O consórcio europeu de utilizadores XFEL HIBEF, envolvendo os centros de investigação HZDR e DESY, contribuiu significativamente para este trabalho.
“Através desta colaboração internacional, fizemos grandes progressos no XFEL europeu e obtivemos novos conhecimentos notáveis sobre planetas gelados”, diz Frost.
Para obter mais informações sobre este estudo, consulte “Diamond Rain” em Icy Planets: Unlocking Magnetic Field Mysteries.
Referência: “Dinâmica de precipitação de diamantes de hidrocarbonetos em condições interiores de planetas gelados” por Mungo Frost, R. Stewart McWilliams, Elena Bykova, Maxim Bykov, Rachel J. Husband, Leon M. Andriambariarijaona, Saiana Khandarkhaeva, Bernhard Massani, Karen Appel, Carsten Baehtz , Orianna B. Ball , Valerio Cerantola , Stella Chariton , Jinhyuk Choi , Hyunchae Cynn , Matthew J. Duff , Anand Dwivedi , Eric Edmund , Guillaume Fiquet , Heinz Graafsma , Huijeong Hwang , Nicolas Jaisle , Jaeyong Kim , Zuzana Konopkova , Torsten Laurus Yongjae Lee, Hanns-Peter Liermann, James D. McHardy, Malcolm I. McMahon, William Morard, Motoaki Nakatsusumi, Lan Anh Nguyen, Sandra Ninet, Vitali B. Prakapenka, Clemens Prescher, Ronald Redmer, Stephan Stern, Cornelius Strohm, Jolanta Sztuk – Dambietz, Monica Turcato, Zhongyan Wu, Siegfried H. Glenzer e Alexander F. Goncharov, 8 de janeiro de 2024, Astronomia da Natureza.
DOI: 10.1038/s41550-023-02147-x
