Experimento reproduz condições do núcleo dos planetas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/02/2015

As ondas de compressão são geradas por lasers ultrapotentes.
[Imagem: E. Kowaluk/LLE]

Fusão sob pressão

A princípio não parece nada muito "cósmico": experimentos de compressão com ondas de choque geradas por raios laser sobre uma amostra de estishovita, uma forma extremamente densa de silício, geraram dados inéditos sobre a termodinâmica e a condutividade elétrica de minerais em condições extremas.

Contudo, esses dados revelam as propriedades das rochas no interior de grandes exoplanetas e planetas gigantes.

Os experimentos de compressão reproduziram condições encontradas no núcleo de super-Terras e outros planetas gigantes e, provavelmente, as condições durante o violento nascimento de planetas semelhantes à Terra.

Com isto, os cientistas passam a ter dados experimentais sobre as propriedades dos materiais - elementos químicos e compostos minerais - que determinam os processos de formação e evolução desses planetas.

"No interior dos planetas, densidades, pressões e temperaturas extremas modificam fortemente as propriedades dos materiais constituintes," explica Marius Millot, que realizou os experimentos em conjunto com seus colegas dos Laboratórios Berkeley (EUA) e da Universidade Bayreuth (Alemanha).

"Quanto calor os sólidos conseguem sustentar sob pressão antes de derreter é a chave para determinar a estrutura e a evolução interna de um planeta, e agora podemos medi-lo diretamente no laboratório," prossegue ele.

Oceanos de rocha derretida

Os experimentos foram feitos com silício porque este é o segundo elemento mais abundante na Terra - só perdendo para o oxigênio -, sendo um constituinte importante da maioria das rochas e um componente largamente encontrado no espaço, inclusive nos meteoritos.

Outros experimentos de compressão realizados com bigornas de diamante comprovaram que a temperatura do centro da Terra é 1.000 graus mais quente do que se supunha.
[Imagem: ESRF/Denis Andrault]

Millot e seus colegas mediram a temperatura de fusão da forma superdensa de silício a 500 GPA (5 milhões de atmosferas), uma pressão comparável à pressão no interior de uma super-Terra (5 massas da Terra) ou dos nossos vizinhos Urano e Netuno. Esta é também a pressão gerada durante os impactos que caracterizam as fases finais de formação planetária.

Em combinação com medições anteriores de outros óxidos e do ferro, os dados indicam que os silicatos do manto e os metais dos núcleos planetários têm temperaturas de fusão comparáveis na faixa de 300 a 500 GPa e acima, sugerindo que os grandes planetas rochosos podem possuir "oceanos" de rocha derretida - magma - em grandes profundidades.

Essa camada líquida de rocha é compatível com a geração dos campos magnéticos planetários e com sua contínua inversão, e há algum tempo as teorias têm apontado esses oceanos de magma como a fonte desses campos magnéticos. Embora não haja meios de checar diretamente se eles estão mesmo lá, experimentos comprovaram a possibilidade desses "geodínamos" produzindo magnetismo com um fluxo de sódio fundido.

"Além disso, nossa pesquisa sugere que a sílica é provavelmente sólida no núcleo de Netuno, Urano, Saturno e Júpiter, o que estabelece novas restrições para os futuros modelos de formação e evolução desses planetas," concluiu Millot.

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