Chuva valiosa: “diamantes caem do céu" em planetas gelados gigantes

Em planetas gelados gigantes, uma chuva bastante valiosa acontece com mais frequência do que podemos imaginar. A água em si já é muito valiosa, claro, tudo que tem vida depende dela, mas já imaginou uma “chuva de diamantes”?

Pois é, pesquisadores do Centro de Aceleração Linear de Stanford (SLAC) descobriram que o oxigênio aumenta essa precipitação considerada exótica, mas que acontece de maneira comum em planetas gelados gigantes, e revelaram um novo caminho para fazer nanodiamantes aqui na Terra.

Pela primeira vez foi possível observar a “chuva de diamantes” através de um experimento em que pesquisadores imitaram as temperaturas e pressões externas encontradas naturalmente nas profundezas dos gigantes de gelo Netuno e Urano.

O que se sabe até o momento

O estudo realizado forneceu uma imagem mais completa de como essa “chuva de diamantes” se forma em outros planetas, e em paralelo, como aqui na Terra pode ser uma nova maneira de fabricar nanodiamantes que têm uma gama de aplicações na entrega de medicamentos, sensores médicos, cirurgias não invasivas, fabricação sustentável e eletrônica quântica.

Segundo Siegfried Glenzer, diretor da Divisão de Densidade de Alta Energia do SLAC, através de um estudo anterior viu-se diretamente a formação de diamantes a partir de qualquer mistura, e desde então houve muitos experimentos com diferentes materiais puros. No entanto, o cientista relata que dentro dos planetas isso é muito mais complicado e complexo, pois existem muito mais produtos químicos na mistura, e é o que desejam descobrir: qual tipo de efeito esses produtos químicos adicionais têm.

Em colaboração com o SLAC, uma equipe liderada pela Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), pela Universidade de Rostock na Alemanha e também pela École Polytechnique da França, publicou os resultados do novo estudo na Science Advances. Confira a seguir.

Tentativa com o plástico

Anteriormente, pesquisadores tinham utilizado um material plástico feito através de uma mistura de hidrogênio e carbono (componentes chave da composição química geral de Netuno e Urano). No entanto, além de carbono e hidrogênio, os gigantes gelados também possuem outros elementos como o oxigênio.

Recentemente, os cientistas optaram pelo plástico PET, muito usado em embalagens de alimentos, garrafas e recipientes. A intenção era reproduzir com mais precisão a composição dos planetas gelados.

Dominik Kraus, físico da HZDR disse que o PET possui um bom equilíbrio entre carbono, hidrogênio e oxigênio e por isso foi utilizado para simular a atividade em planetas de gelo.

O melhor aliado do diamante é o oxigênio

Um laser óptico de alta potência foi usado no instrumento Matter in Extreme Conditions (MEC) na Linac Coherent Light Source (LCLS) do SLAC com a finalidade de criar ondas de choque no PET, e em seguida, os pesquisadores investigaram o que aconteceu no plástico com pulsos de raios-X.

Através de um método chamado difração de raios-X, os cientistas observaram os átomos do material plástico se reorganizando em pequenas regiões de diamante e puderam medir também o quão rápido e grande essas regiões cresciam através de outro método chamado espalhamento de pequeno ângulo, que não havia sido testado anteriormente.

O resultado mais surpreendente foi determinar que essas regiões de diamante cresciam até alguns nanômetros de largura, e que com a presença de oxigênio no material, os nanodiamantes foram capazes de crescer a pressões e temperaturas mais baixas do que as conhecidas até então.

Planetas gigantes congelados

As novas descobertas podem afetar nossa compreensão dos planetas em galáxias distantes, já que cientistas acreditam que os gigantes de gelo são, em teoria, a forma mais comum de planeta fora do nosso sistema solar.

Sabe-se que o núcleo da Terra é predominantemente feito de ferro, mas muitos experimentos ainda investigam como a presença de elementos mais leves possa alterar as condições de fusão e transição de fase, como relatou Silvia Pandolfi, cientista e colaboradora do SLAC.

A cientista ainda completa: “nosso experimento demonstra como esses elementos podem mudar as condições em que os diamantes estão se formando em gigantes de gelo. Se queremos modelar planetas com precisão, precisamos chegar o mais próximos possível da composição real do interior do planeta”.