Em cooperação com colegas da Alemanha e dos Estados Unidos, pesquisadores do Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) conseguiram demonstrar "chuveiros de diamante" formando-se nos gigantes de gelo do nosso sistema solar. Usando o laser de raios-X ultra-forte e outras instalações no Centro de Aceleração Linear de Stanford (SLAC, na sigla em inglês) na Califórnia, eles simularam as condições dentro dos gigantes gelados.
Pela primeira vez, conseguiram observar a fissão de hidrocarbonetos e a conversão de carbono em diamantes em tempo real.
O interior dos planetas como Netuno e Urano consiste em um núcleo sólido envolto em camadas espessas de "gelo", que é principalmente constituído por hidrocarbonetos, água e amônia. Durante muito tempo, os astrofísicos têm especulado que a extrema pressão que reina a mais de 10 mil quilômetros sob a superfície desses planetas divide os hidrocarbonetos que fazem com que os diamantes se formem, que depois se afundam no interior do planeta.
"Até agora, ninguém tinha conseguido observar diretamente esses chuveiros brilhantes em um ambiente experimental", diz o Dr. Dominik Kraus, que é o chefe de um Grupo de Pesquisa Júnior Helmholtz na HZDR. Esse foi exatamente o avanço que Kraus e sua equipe internacional conseguiu: "Em nosso experimento, expusemos um tipo especial de plástico - poliestireno, que também consiste em uma mistura de carbono e hidrogênio - em condições semelhantes às de Netuno e Urano".
Onda de choque carregando através da amostra
Eles fizeram isso dirigindo duas ondas de choque através das amostras, desencadeadas por um laser óptico extremamente poderoso em combinação com a Fonte de luz Coherente da Fonte de Raios X (LCLS) no SLAC. A uma pressão de cerca de 150 gigapascal e temperaturas de cerca de 5.000 graus Celsius, comprimiram o plástico.
"A primeira onda mais pequena e mais lenta é superada por outra segunda onda mais forte", explica Dominik Kraus.
"A maioria dos diamantes se forma no momento em que ambas as ondas se sobrepõem". E como esse processo leva apenas uma fração de segundo, os pesquisadores usaram a difração de raios X ultra-rápida para tirar instantâneos da criação de diamantes e os processos químicos envolvidos. "Nossos experimentos mostram que quase todos os átomos de carbono são compactados em diamantes de tamanho nanométrico", resume o pesquisador de Dresden.
Com base nesses resultados, os autores do estudo assumem que os diamantes em Netuno e Urano são estruturas muito maiores e provavelmente se afundam no núcleo do planeta ao longo de um período de milhares de anos. "Nossos experimentos também estão nos fornecendo melhores visões sobre a estrutura dos exoplanetas", prevê Kraus.
Fonte:
Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf
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