Chuvas de diamante ocorrem com frequência em planetas gelados, diz estudo

A quantidade de oxigênio aumenta essa precipitação exótica e pode revelar um novo caminho para fazer nanodiamantes na Terra

Correio Braziliense

postado em 02/09/2022 21:58 / atualizado em 02/09/2022 21:58

Estudando um material que se assemelha ainda mais à composição dos gigantes de gelo, os pesquisadores descobriram que o oxigênio aumenta a formação da chuva de diamantes - (crédito: Greg Stewart/SLAC National Accelerator Laboratory)

As chuvas de diamante são um tipo exótico de precipitações em planetas com temperaturas mais baixas. Apesar de parecerem inviáveis, pesquisadores descobriram que essas chuvas podem ser mais comum do que se pensava.

Em um experimento anterior, especialistas tinham simulado as temperaturas e pressões extremas encontradas nas profundezas dos gigantes de gelo, Netuno e Urano, e então demonstrado como as chuvas de diamantes se formavam.

Investigando esse processo e com outros materiais à disposição, cientistas descobriram que a presença de oxigênio torna a formação de diamantes mais provável, permitindo que eles se formem e cresçam em uma ampla gama de condições e em mais planetas.

Com imagens mais completas de como as chuvas são formadas, em outros planetas e na Terra, o novo estudo pode levar a uma nova maneira de fabricar nanodiamantes, que têm uma ampla gama de aplicações na entrega de medicamentos, sensores médicos, cirurgia não invasiva, fabricação sustentável e eletrônica quântica.

Usando um método chamado difração de raios-X, os pesquisadores observaram os átomos do material se reorganizarem em pequenas regiões de diamante. Eles usaram simultaneamente outro método chamado espalhamento de pequeno ângulo para medir o quão rápido e grande essas regiões cresciam.

Com esse método adicional, os especialistas foram capazes de determinar que essas regiões de diamante cresciam até alguns nanômetros de largura. Eles descobriram que, com a presença de oxigênio no material, os nanodiamantes foram capazes de crescer com pressões e temperaturas mais baixas do que as observadas anteriormente.

A partir disso, os pesquisadores preveem que os diamantes em Netuno e Urano se tornariam muito maiores do que os nanodiamantes produzidos nesses experimentos — talvez milhões de quilates em peso.

Eles também encontraram evidências de que, em combinação com os diamantes, a água superiônica também pode se formar. Nessas condições extremas, as moléculas de água se separam e os átomos de oxigênio formam uma rede cristalina na qual os núcleos de hidrogênio flutuam livremente. Como esses núcleos flutuantes são eletricamente carregados, a água superiônica pode conduzir corrente elétrica e pode explicar os campos magnéticos incomuns em Urano e Netuno, por exemplo.

Portas abertas para mais descobertas

As descobertas também podem trazer novas teorias sobre planetas em galáxias distantes, já que os cientistas agora acreditam que os gigantes do gelo são a forma mais comum de planeta fora do nosso sistema solar. “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 transições de fase”, disse a cientista e colaboradora Silvia Pandolfi.

“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 próximo possível da composição real do interior do planeta", pontua. 

Os próximos passos da pesquisa são fazer novos experimentos usando amostras líquidas contendo etanol, água e amônia — do que Urano e Netuno são feitos principalmente — o que os aproximará ainda mais de entender exatamente como a chuva de diamantes se forma em outros planetas. “O fato de podermos recriar essas condições extremas para ver como esses processos se desenrolam em escalas muito rápidas e muito pequenas é emocionante”, afirmou o colaborador Nicholas Hartley.