Urano: Anéis Brilhantes e Chuva de Diamantes

Pensar nos gigantes do gelo relembra a noção de “chuva de diamantes” que surgiu da pesquisa em experimentos com as temperaturas e pressões encontradas dentro de mundos como Urano e Netuno. O conceito não é novo, mas há alguns meses os cientistas do SLAC National Accelerator Laboratory do Departamento de Energia estudaram a formação de diamantes em tais mundos na presença de oxigênio. O oxigênio torna mais provável a formação de diamantes que podem crescer até tamanhos extremos.

Então, vamos voltar o relógio por alguns meses, quando surgiram notícias sobre essa precipitação exótica, indicando que pode ser mais comum do que pensávamos. Usando um material chamado PET (polietileno tereftalato), os pesquisadores do SLAC criaram ondas de choque dentro do material e analisaram o resultado com pulsos de raios-X. Os cientistas usaram PET por causa de seu equilíbrio entre carbono, hidrogênio e oxigênio, componentes que imitam mais de perto a composição química de Netuno e Urano.

Embora experimentos anteriores tenham usado um material plástico feito de hidrogênio e carbono, a adição de oxigênio tornou a formação de diamantes mais provável e, aparentemente, permitiu que eles crescessem em temperaturas e pressões mais baixas do que se pensava ser possível. A equipe, liderada por Dominik Kraus (SLAC/Universidade de Rostock), sugere que tais diamantes sob condições reais de gigantes de gelo podem atingir milhões de quilates de peso, formando uma camada ao redor do núcleo planetário. Silvia Pandolfi, cientista do SLAC envolvida neste trabalho, foi citada em um comunicado de imprensa do SLAC em setembro de 2022:

Sabemos que o núcleo da Terra é predominantemente feito de ferro, mas muitos experimentos ainda estão investigando como a presença de elementos mais leves pode alterar as condições de fusão e as transições de fase. Nosso experimento demonstra como esses elementos podem alterar as condições nas quais os diamantes são formados em gigantes de gelo. Se quisermos modelar planetas com precisão, precisamos chegar o mais próximo possível da composição real do interior planetário.

Silvia Pandolfi

A chuva de diamantes é um conceito surpreendente, difícil de visualizar, e dada a possibilidade de os gigantes de gelo serem uma das formas mais comuns do planeta, o fenômeno pode estar ocorrendo em toda a galáxia. Trata-se de algo para ponderar enquanto olhamos para a nova imagem de Urano recém-saída do Telescópio Espacial James Webb, que destaca os anéis do planeta como nunca antes, ao mesmo tempo em que revela características em sua atmosfera. Os próprios anéis raramente foram fotografados, mas foram vistos através da perspectiva da Voyager 2 e através das capacidades de óptica adaptativa do Observatório Keck.

O brilho dos anéis é impressionante, resultado da câmera de infravermelho próximo (NIRCam) do telescópio trabalhando através de filtros de 1,4 e 3,0 mícrons, mostrados aqui em azul e laranja. As imagens da Voyager 2 eram tão inexpressivas quanto a imagem de Titã da Voyager 1, mostrando uma linda esfera verde-azulada em comprimentos de onda visíveis, mas o poder de trabalhar no infravermelho é claro com os resultados do JWST. Observe o brilho no polo norte (Urano fica famoso de lado a quase 90 graus do plano de sua órbita). Esta formação de ‘calota polar’ aparece quando é verão no polo e desaparece no outono.

Algumas outras características emergem aqui além da borda da calota, incluindo uma segunda nuvem brilhante no lado esquerdo do planeta que parece estar relacionada à atividade de tempestades. Quanto aos 13 anéis conhecidos de Urano, 11 deles aparecem na imagem. Os outros dois, bastante fracos, são mais visíveis, de acordo com os cientistas do JWST, durante as travessias dos planos dos anéis, que é um momento na órbita planetária em que vemos os anéis de lado. O instrumento Hubble os descobriu pela primeira vez durante a última travessia, em 2007; a próxima ocorrerá em 2049.

Lidamos aqui com uma breve exposição (12 minutos), mesmo assim, algumas luas mais notáveis do planeta podem ser encontradas na visão mais ampla mostrada acima. Olhando para este sistema excêntrico, tenho que me perguntar se a ideia de um impacto gigante o derrubando de lado se sustenta. Podemos obter esse resultado dos efeitos de ressonância e da influência gravitacional dos gigantes gasosos durante os períodos de migração? O fato de que a pergunta pode ser feita destaca o quão pouco sabemos sobre esse gigante de gelo em particular. E seja qual for a causa, imagine um mundo onde o Sol desaparece por 42 anos, um mundo de água, metano e amônia, um núcleo rochoso e talvez uma chuva de diamantes.

A propósito, uma missão a Urano incluindo um orbitador foi identificada como uma prioridade na pesquisa decenal da Ciência Planetária e Astrobiologia de 2023-2033. Uma missão emblemática da classe Cassini em Urano seria um grande benefício para a ciência, mas cresce a suspeita de que, antes que ela possa voar, teremos aprendido como alcançar os gigantes do gelo mais rapidamente e com estratégias de missão muito diferentes daquelas usadas para Cassini.

O artigo sobre a chuva de diamantes assinado por Zhiyu He et al., intitulado ” Diamond formation kinetics in shock-compressed C─H─O samples recorded by small-angle x-ray scattering and x-ray diffraction” está disponível em Science Advances Vol. 8, Edição 35 (2 de setembro de 2022).

Fontes

NASA: NASA’s Webb Scores Another Ringed World With New Image of Uranus

Centauri Dreams: Uranus: Diamond Rain, Bright Rings por PAUL GILSTER

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