M. Millot / E. Kowaluk / J. Wickboldt / LLNL / LLE / NIF
Imagem da experiência de alta pressão a laser usado para produzir gelo superiônico
O gelo superiônico, criado pela primeira vez em laboratório, é sólido e líquido ao mesmo tempo e é cerca de 60 vezes mais denso que o gelo comum. Além disso, se forma a temperaturas quase tão quentes quanto a superfície do Sol.
Os cientistas acreditam que esse tipo de gelo de alta pressão existe no interior dos planetas Urano e Netuno. No entanto, até agora, sua existência era apenas teórica.
Marius Millot, físico do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, na Califórnia (EUA), acredita que esse novo trabalho, publicado recentemente na Nature Physics, fornece provas experimentais de gelo superiônico.
A razão que explica o porquê de esse tipo de gelo ser muito mais denso do que aquele que comumente conhecemos é o fato de se formar sob calor e pressão extremos, semelhantes às condições encontradas dentro de planetas gigantes.
Além disso, durante a fase superiônica, o hidrogênio e o oxigênio dentro das moléculas de água se comportam de forma bizarra, isto é, os íons de hidrogênio se movem como um líquido, dentro de uma rede cristalina sólida de oxigênio. Esse cenário prova que fazer gelo não é uma tarefa nada fácil.
Para consegui-lo, a equipe de cientistas comprimiu água em um cubo de gelo ultracongelado e cristalino, porém, uma forma cristalina muito diferente daquela que vemos em cubos de gelo comuns.
Em seguida, os cientistas aplicaram 2,5 de GPa de pressão no gelo, equivalente a cerca de 25 mil vezes a pressão atmosférica da Terra. Depois, aqueceram e comprimiram novamente o material, através de choques a laser. Cada estrutura de gelo recebeu até seis raios laser, com mais de 100 vezes a alta pressão.
Esse método permitiu que a equipe tivesse acesso a estados mais frios em alta pressão do que os alcançados em experiências anteriores de compressão por choque.
Quando o gelo superiônico ficou pronto, a equipe analisou suas propriedades ótimas e termodinâmicas. Contudo, o tempo que tinham para realizar essa tarefa era muito reduzido – 10 a 20 nanossegundos – antes que as ondas de pressão liberassem a compressão e a água se dissolvesse.
Os resultados surpreenderam os cientistas, na medida em que o gelo é capaz de derreter a 4.725 graus Celsius a 200 GPa de pressão (pressão essa que é cerca de 2 milhões de vezes a pressão atmosférica da Terra).
“É espantoso que o gelo esteja presente em temperaturas de milhares de graus dentro desses planetas”, disse Raymond Jeanloz, físico planetário da Universidade da Califórnia e um dos autores do estudo.
A descoberta pode nos dar uma visão do interior de planetas como o Urano e Netuno. Apesar de estudos anteriores terem sugerido que esses planetas têm núcleos “totalmente fluídos”, a adição de gelo superiônicos muda completamente essa imagem.
Essa nova pesquisa propõe que o interior desses planetas seja formado por uma camada fluída relativamente fina e por um grande “manto” de gelo superiônico.
Aliás, a ideia confirmaria uma simulação de computador, realizada há uma década, que tentava explicar os estranhos campos magnéticos de Urano e Netuno. O campo magnético de Urano está inclinado cerca de 59 graus do eixo do planeta e os polos magnéticos de Netuno têm uma inclinação de aproximadamente 47 graus.
Por sua vez, a Terra tem uma inclinação de apenas 11 graus, sendo esta uma comparação extrema. Isso faz com que os cientistas acreditem que os campos magnéticos desses planetas se comportem de maneira diferente.
Ciberia // HypeScience / ZAP
