Pesquisadores recriam o interior dos gigantes de gelo

Acredita-se que Urano e Netuno contenham gelo superiônico sob pressão e temperaturas não encontradas na Terra.

Urano (à esquerda) e Netuno (à direita), fotografados com a Voyager 2, são os gigantes do gelo do nosso sistema solar. Acredita-se que seus interiores contenham uma forma de gelo de água chamada gelo superionico.

Acredita-se que Urano e Netuno contenham gelo “superiônico” sob pressão e temperaturas não encontradas na Terra. Acredita-se que tanto Urano quanto Netuno contenham cerca de 60% de sua massa na forma de água, tudo sob a “superfície” gasosa do planeta. Sob pressões tão altas, acredita-se que as moléculas que compõem o gelo da água mudam sua forma. Uma rede sólida de átomos de oxigênio compartilhando seus elétrons forma um semicondutor, enquanto no interior, os íons de hidrogênio de difusão rápida se comportam como um líquido.

O gelo “superiônico” resultante possui uma condutividade elétrica iônica extraordinariamente alta que lhe dá o nome, bem como a capacidade de suportar temperaturas mais altas antes de fundir. Pela primeira vez, o gelo extremo de Urano e Netuno foi criado em um laboratório.

As altas pressões e temperaturas encontradas nos corações dos dois gigantes do gelo têm sido um desafio a ser reproduzido no laboratório. No entanto, usando lasers para criar compressão de choque, forte o suficiente para vaporizar diamantes, uma equipe de cientistas liderada por Marius Millot, pesquisador do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, na Califórnia, foi capaz de alcançar as condições sem precedentes que lhes permitiram criar o gelo superiônico pela primeira vez.

Para criar o gelo incomum, Millot e sua equipe começaram comprimindo o gelo a 25 mil vezes a pressão atmosférica sentida no nível do mar da Terra. O gelo molecular resultante era sessenta vezes mais denso que a água normal. A equipe continha o gelo dentro de uma bigorna de diamante, um dispositivo de alta pressão feito de dois diamantes opostos com a amostra entre eles.

Visando vários lasers pulsados ​​muito intensos nas células, os pesquisadores lançaram ondas de choque através da amostra que gerou pressões e temperaturas 100 vezes maiores por alguns bilionésimos de segundo.

“O experimento é tão rápido que não pudemos ver a mudança se fôssemos espiar dentro da célula durante o experimento”, diz Millot. Em vez disso, eles usaram diagnósticos avançados ultrarrápidos para monitorar as ondas de choque e documentar como o gelo mudou. Segundo Millot, os diagnósticos mostraram que a água superiônica é parcialmente opaca à luz visível, fazendo com que ela pareça preta. A compressão a laser foi tão violenta que vaporizou os diamantes no final de cada experiência. Millot disse que o processo de preparar uma nova célula é “um procedimento longo e complexo”.

“Nossa abordagem funcionou muito bem, mas levamos bastante tempo para coletar todos os dados necessários para ter certeza absoluta e confirmar a descoberta”, diz ele. Sobre a imagem: Urano (à esquerda) e Netuno (à direita), fotografados com a Voyager 2, são os gigantes do gelo do nosso sistema solar. Acredita-se que seus interiores contenham uma forma de gelo de água chamada gelo “superiônico”