Se uma pessoa chegar aos maiores planetas do sistema solar - Júpiter e Saturno, com seus próprios olhos poderá ver o "céu em diamantes". De acordo com as últimas pesquisas de cientistas planetários, as chuvas de diamantes caem sobre os gigantes gasosos.
Pesquisadores de mundos alienígenas há muito se perguntam: poderia a alta pressão dentro de planetas gigantes? Os planetólogos Mona Delitsky, da Specialty Engineering, com sede na Califórnia, e Kevin Baines, da Universidade de Wisconsin-Madison, confirmaram as suposições de longa data de seus colegas.
De acordo com um modelo construído com base nas observações de astrofísicos, quando uma descarga de raio aparece na atmosfera superior de gigantes gasosos e afeta moléculas de metano, átomos de carbono são liberados. Esses átomos se combinam em grande número, após o que começam uma longa jornada até o núcleo de pedra do planeta. Esses "ajuntamentos" de átomos de carbono são partículas bastante massivas, ou seja, são essencialmente fuligem. Muito provavelmente, foram eles que viram o aparelho "Cassini".
As partículas de fuligem descem lentamente para o centro do planeta, contornando sucessivamente todas as camadas de sua atmosfera. Quanto mais eles atravessam as camadas de hidrogênio gasoso e líquido até o núcleo, mais pressão e calor eles experimentam. Gradualmente, a fuligem encolhe para o estado de grafite e depois se transforma em diamantes ultradensos. Mas os testes não param por aí, as gemas alienígenas são aquecidas a uma temperatura de 8 mil graus Celsius (ou seja, atingem o ponto de fusão) e caem na superfície do núcleo na forma de gotas de diamante líquido.
"Dentro de Saturno, existem condições adequadas para uma chuva de diamantes. A zona mais favorável está localizada em um segmento que começa a uma profundidade de seis mil quilômetros e termina em uma profundidade de 30 mil quilômetros. De acordo com nossos cálculos, Saturno pode conter até a 10 milhões de toneladas dessas gemas, sendo que a maioria delas não passa de um milímetro de diâmetro, mas também há amostras com cerca de 10 centímetros de diâmetro”, diz Baines.
Em conexão com a nova descoberta, os planetólogos propuseram uma ideia interessante: um robô pode ser enviado a Saturno para coletar gotas de chuva “preciosa”. Curiosamente, este estudo é uma espécie de repetição do enredo do livro de ficção científica "Alien Seas" (Mares Alienígenas), segundo o qual em 2469 Saturno irá recolher diamantes para a construção do casco de um navio mineiro que irá para núcleo do planeta e coletar hélio-3, necessário para criar combustível termonuclear.
A ideia é tentadora, mas os cientistas alertam que os diamantes devem ser deixados em Saturno para evitar o caos financeiro na Terra.
Delitsky e Baines concluíram que os diamantes permaneceriam estáveis dentro dos planetas gigantes. Eles chegaram a essa conclusão como resultado de uma análise comparativa de pesquisas astrofísicas recentes. Esses trabalhos confirmaram experimentalmente as temperaturas específicas e os níveis de pressão nos quais o carbono sofre várias modificações alotrópicas, como o diamante duro. Para fazer isso, os cientistas simularam as condições (principalmente temperatura e pressão) em diferentes camadas das atmosferas de planetas gigantes.
“Coletamos os resultados de vários estudos e chegamos à conclusão de que os diamantes podem de fato cair dos céus de Júpiter e Saturno”, diz Delitsky.
Deve-se ter em mente que até que uma determinada descoberta seja confirmada pelos resultados de observações ou experimentos, ela permanecerá no nível de uma hipótese. Até agora, nada contradiz o modelo de formação de gotas de diamante em gigantes gasosos. No entanto, os colegas de Baynes e Delitsky expressaram suas dúvidas sobre a plausibilidade do modelo agora descrito.
Por exemplo, David Stevenson, um cientista planetário do Instituto de Tecnologia da Califórnia, argumenta que Baines e Delitsky usaram incorretamente as leis da termodinâmica em seus cálculos.
"O metano compõe uma fração muito pequena da atmosfera de hidrogênio de Júpiter e Saturno - 0,2% e 0,5% respectivamente. Acho que existe um processo semelhante à dissolução de sal e açúcar na água em altas temperaturas. Mesmo se você criar carbono diretamente poeira e colocá-lo na atmosfera superior de Saturno, então ele simplesmente se dissolveria em todas essas camadas, descendo rapidamente para o núcleo do planeta”, diz Stevenson, que não participou do estudo.
Um trabalho semelhante foi feito há alguns anos pelo físico Luca Ghiringhelli, do Fritz Haber Institute. Ele também estava cético sobre as conclusões de Baines e Delitsky. Em seu trabalho, ele estudou Netuno e Urano, que são muito mais ricos em carbono do que Saturno e Júpiter, mas mesmo seu carbono não é suficiente para formar cristais átomo por átomo.
Os colegas Baines e Delitsky os aconselham a continuar suas pesquisas, complementando o modelo com dados mais reais e resultados observacionais.
O relatório sobre a descoberta de Delitsky e Baines () foi feito em uma reunião da American Astronomical Society Division for Planetary Sciences (AAS Division for Planetary Sciences), que acontece em Denver de 6 a 11 de outubro de 2013.
De acordo com as últimas pesquisas de dois cientistas planetários, Júpiter e Saturno podem realmente estar chovendo diamantes.
Os astrônomos há muito se perguntam se as altas pressões dentro dos planetas gigantes poderiam transformar carbono em diamante e, embora alguns contestem essa possibilidade, cientistas americanos dizem que é possível.
De acordo com suas últimas suposições, nas atmosferas superiores de Júpiter e Saturno, os raios dividem as moléculas de metano, liberando assim átomos de carbono. Esses átomos podem colidir uns com os outros e formar partículas maiores de negro de fumo, que podem ser detectadas pela sonda Cassini nas nuvens escuras de Saturno. À medida que as partículas de fuligem descem lentamente através de camadas de hidrogênio gasoso e líquido até o núcleo rochoso do planeta, elas são submetidas a temperaturas e pressões cada vez maiores. A fuligem se transforma primeiro em grafite e depois em diamantes duros. Quando a temperatura atinge 8000°C, os diamantes derretem em gotas líquidas de chuva.
As condições dentro de Saturno são tais que a região do "granizo" do diamante começa a uma profundidade de cerca de 6.000 km na atmosfera e se estende por outros 30.000 km de profundidade. Saturno pode conter cerca de 10 milhões de toneladas de diamantes formados dessa maneira. A maioria são peças que variam em tamanho de um milímetro a talvez 10 centímetros.
Cientistas planetários chegaram à conclusão sobre a estabilidade dos diamantes nas profundezas dos planetas gigantes comparando estudos recentes das condições físicas sob as quais o carbono muda sua estrutura com simulações de mudanças de temperatura e pressão com profundidade para os planetas gigantes. No entanto, muitos cientistas contestam essa conclusão. Como contra-argumento, o fato é que o metano compõe uma parte muito pequena das atmosferas predominantemente de hidrogênio de Júpiter e Saturno - apenas 0,2% e 0,5%, respectivamente. Em tais sistemas, "a termodinâmica favorece as misturas". Isso significa que, mesmo que a poeira de negro de fumo consiga se formar, à medida que cai em camadas mais profundas, ela se dissolve muito rapidamente.
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Vivemos na Terra e nem nos surpreendemos quando a água começa a pingar do céu. Estamos acostumados a grandes cúmulos, que primeiro se formam a partir do vapor de água e depois se desfazem, trazendo chuvas sobre nós.
Em outros planetas do sistema solar, nuvens também se formam e há chuvas. Mas essas nuvens, via de regra, não consistem em água. Cada planeta tem sua própria atmosfera única, o que causa um clima igualmente único.
Chuva em Mercúrio
Mercúrio, o planeta mais próximo do Sol, é um mundo cheio de crateras e sem vida, com temperaturas diurnas chegando a 430 graus Celsius. A atmosfera de Mercúrio é tão fina que é quase impossível detectá-la. Não há nuvens ou chuva em Mercúrio.
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Chuva em Vênus
Mas Vênus, nosso vizinho mais próximo no espaço, tem uma cobertura de nuvens rica e poderosa, perfurada por ziguezagues de raios. Até os cientistas verem a superfície de Vênus, eles pensavam que havia muitos lugares úmidos e pantanosos, completamente cobertos de vegetação. Agora sabemos que não há vegetação lá, mas há rochas e calor de até 480 graus Celsius ao meio-dia.
Há chuvas ácidas reais em Vênus, uma vez que as nuvens de Vênus são compostas de ácido sulfúrico mortal, e não de água vivificante. Mas a uma temperatura de 480 graus Celsius, aparentemente, até essa chuva é impossível. Gotas de ácido sulfúrico evaporam antes de atingirem a superfície de Vênus.
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Chuva em Marte
Marte é o quarto planeta do sistema solar. Os cientistas acreditam que, nos tempos antigos, Marte pode ter sido semelhante à Terra em termos de condições naturais. Atualmente, Marte tem uma atmosfera muito rarefeita, e sua superfície, a julgar pelas fotografias, é semelhante aos desertos do sudoeste dos Estados Unidos da América. Quando o inverno chega em Marte, finas nuvens de dióxido de carbono congelado aparecem sobre as planícies vermelhas e a geada cobre as rochas. De manhã há neblina nos vales, às vezes tão densa que parece que vai chover.
No entanto, os leitos dos rios que sulcaram a superfície de Marte agora estão secos. Os cientistas acreditam que a água já fluiu ao longo desses canais. Bilhões de anos atrás, na opinião deles, a atmosfera em Marte era mais densa, pode ter chovido muito. O que resta hoje dessa abundância de água cobre a região polar em uma fina camada e se acumula escassamente nas fendas das rochas e nas fendas do solo.
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Chuva em Júpiter
Júpiter - o quinto planeta do Sol - difere de Marte em tudo. Júpiter é uma gigantesca bola giratória de gás composta principalmente de hidrogênio e hélio. Talvez no fundo haja um pequeno núcleo sólido coberto por um oceano de hidrogênio líquido.
Júpiter é cercado por faixas coloridas de nuvens. Há também nuvens que consistem em água, mas a maioria das nuvens de Júpiter são feitas de cristais de amônia solidificada. Há tempestades em Júpiter, até furacões fortes e, segundo os cientistas, chuvas e nevascas de amônia. Mas esses "flocos de neve" derretem e evaporam antes de atingirem a superfície do oceano de hidrogênio.
As previsões de ficção científica se tornarão realidade, segundo as quais robôs pesados coletarão diamantes em Saturno? ..
A expressão "o céu em diamantes" pode não ser apenas uma alegoria, dizem os cientistas. Os planetólogos Mona Delitsky e Kevin Baines apresentaram argumentos de que a alta pressão dentro dos planetas gigantes pode transformar carbono em diamante.
De acordo com o cenário proposto, raios na atmosfera superior de gigantes gasosos quebram as moléculas de metano, liberando carbono, que se acumula em partículas de fuligem. A sonda Cassini detectou tais partículas dentro das nuvens de tempestade de Saturno. O carbono afundando cada vez mais na atmosfera do planeta, contorna as camadas espessas de hidrogênio gasoso e líquido e se aproxima do núcleo sólido do planeta, sendo submetido a uma pressão crescente. A fuligem se transforma em grafite e depois em diamante. A uma temperatura de cerca de 8000 ° C, o diamante derrete, formando gotas.
Em Saturno, a 6.000 km da borda externa da atmosfera e outros 30.000 km para o interior, há todas as condições para um "granizo" de diamantes, diz Baines. Ele estima que pode haver cerca de 10 milhões de toneladas de diamantes formados dessa maneira em Saturno, a maioria deles com diâmetro não superior a 1 mm. No entanto, também podem ser encontrados “paralelepípedos” reais - diamantes de até 10 cm de tamanho.
As suposições dos cientistas são baseadas em dados experimentais que descrevem as transformações de fase do carbono e modelam as condições dentro das atmosferas dos gigantes gasosos. “Coletamos informações de várias fontes e concluímos que os diamantes podem existir nas profundezas das atmosferas de Saturno e Júpiter”, diz Delitsky.
No entanto, Baynes e Delitsky têm oponentes que levantam objeções bastante pesadas. O cientista planetário David Stevenson diz que a termodinâmica não pode ser negligenciada em tais sistemas. A participação de metano nas atmosferas de Saturno e Júpiter, que consistem principalmente de hidrogênio, é muito pequena - 0,2% e 0,5%, respectivamente. A termodinâmica de sistemas com tal diluição, segundo Stevenson, favorecerá a dissolução. Como alguns cristais de açúcar ou sal em um copo de água, a fuligem se dissolve na atmosfera do planeta em vez de afundar nas profundezas onde pode se transformar em um diamante.
O físico Luca Ghiringelli, que modelou processos semelhantes para Urano e Netuno, também é cético em relação aos dados apresentados. Ele mostrou que a concentração de carbono nesses planetas (aliás, várias vezes mais ricos nesse elemento do que Saturno e Júpiter) não é suficiente para construir um diamante do zero, átomo por átomo. Claro, o aparecimento de um diamante a partir de flocos de fuligem já formados não é o mesmo processo, mas Giringelli diz que é um pouco prematuro falar sobre “chuva de diamante” em Saturno.
Bem, os financistas não precisam se preocupar ainda: nos próximos séculos, os diamantes alienígenas provavelmente não derrubarão nossos mercados terrestres.
A expressão "o céu em diamantes" pode não ser apenas uma alegoria, dizem os cientistas. Os planetólogos Mona Delitsky e Kevin Baines apresentaram argumentos de que a alta pressão dentro dos planetas gigantes pode transformar carbono em diamante.
De acordo com o cenário proposto, raios na atmosfera superior de gigantes gasosos quebram as moléculas de metano, liberando carbono, que se acumula em partículas de fuligem. A sonda Cassini detectou tais partículas dentro das nuvens de tempestade de Saturno. O carbono afundando cada vez mais na atmosfera do planeta contorna as camadas espessas de hidrogênio gasoso e líquido e se aproxima do núcleo sólido do planeta, sendo submetido a uma pressão crescente. A fuligem se transforma em grafite e depois em diamante. A uma temperatura de cerca de 8000 ° C, o diamante derrete, formando gotas.
Em Saturno, a 6.000 km da borda externa da atmosfera e outros 30.000 km de profundidade, há todas as condições para um "granizo" de diamante, diz Baines. Ele estima que pode haver cerca de 10 milhões de toneladas de diamantes formados dessa maneira em Saturno, a maioria deles com diâmetro não superior a 1 mm. No entanto, também podem ser encontrados verdadeiros “paralelepípedos” - diamantes de até 10 cm de tamanho.
As suposições dos cientistas são baseadas em dados experimentais que descrevem as transformações de fase do carbono e modelam as condições dentro das atmosferas dos gigantes gasosos. "Coletamos informações de várias fontes e concluímos que os diamantes podem existir nas profundezas das atmosferas de Saturno e Júpiter", diz Delitsky.
No entanto, Baynes e Delitsky têm oponentes que levantam objeções bastante pesadas. O cientista planetário David Stevenson diz que a termodinâmica não pode ser negligenciada em tais sistemas. A participação de metano nas atmosferas de Saturno e Júpiter, que consistem principalmente de hidrogênio, é muito pequena - 0,2% e 0,5%, respectivamente. A termodinâmica de sistemas com tal diluição, segundo Stevenson, favorecerá a dissolução. Como alguns cristais de açúcar ou sal em um copo de água, a fuligem se dissolve na atmosfera do planeta em vez de afundar nas profundezas onde pode se transformar em um diamante.
O físico Luca Ghiringelli, que modelou processos semelhantes para Urano e Netuno, também é cético em relação aos dados apresentados. Ele mostrou que a concentração de carbono nesses planetas (aliás, várias vezes mais ricos nesse elemento do que Saturno e Júpiter) não é suficiente para construir um diamante do zero, átomo por átomo. Claro, o aparecimento de um diamante a partir de flocos de fuligem já formados não é o mesmo processo, mas Giringelli diz que é um pouco prematuro falar sobre "chuva de diamante" em Saturno.
Bem, os financistas não precisam se preocupar ainda: nos próximos séculos, os diamantes alienígenas provavelmente não derrubarão nossos mercados terrestres.
