O interior dos dois gigantes de gás, Júpiter e Saturno, são lugares bastante extremos. Normalmente, quando pensamos em um metal líquido, pensamos em mercúrio líquido à temperatura ambiente (ou no metal líquido de montagem T-1000, representado por Robert Patrick no filme. Terminator 2), raramente consideramos dois dos elementos mais abundantes do Universo um metal líquido em determinadas condições. E, no entanto, é isso que uma equipe de físicos da UC Berkley está reivindicando; hélio e hidrogênio podem se misturar, forçados pelas pressões maciças próximas aos núcleos de Júpiter e Saturno, formando uma liga de metal líquido, possivelmente alterando nossa percepção do que está por trás dessas tempestades jovianas…
Geralmente, os físicos e químicos planetários concentram sua atenção nas características do elemento mais abundante do Universo: o hidrogênio. De fato, mais de 90% de Júpiter e Saturno também são hidrogênio. Mas dentro da atmosfera desses gigantes gasosos não está o simples átomo de hidrogênio, é o surpreendentemente complexo gás hidrogênio diatômico (ou seja, hidrogênio molecular, H2) Portanto, para entender a dinâmica e a natureza do interior dos planetas mais massivos do nosso Sistema Solar, pesquisadores da UC Berkley e Londres estão analisando um elemento muito mais simples; o segundo gás mais abundante no universo: hélio.
Raymond Jeanloz, professor da UC Berkeley, e sua equipe descobriram uma característica interessante do hélio nas pressões extremas que podem ser exercidas perto dos núcleos de Júpiter e Saturno. O hélio formará uma liga líquida metálica quando misturado com hidrogênio. Pensa-se que este estado da matéria seja raro, mas essas novas descobertas sugerem que ligas líquidas de hélio de metal podem ser mais comuns do que pensávamos anteriormente.
“Essa é uma inovação em termos de entendimento dos materiais, e isso é importante porque, para entender a evolução a longo prazo dos planetas, precisamos saber mais sobre suas propriedades no fundo. A descoberta também é interessante do ponto de vista da compreensão de por que os materiais são do jeito que são e o que determina sua estabilidade e suas propriedades físicas e químicas. ” Raymond Jeanloz.
Júpiter, por exemplo, exerce uma enorme pressão sobre os gases em sua atmosfera. Devido à sua grande massa, pode-se esperar pressões de até 70 milhões de atmosferas terrestres (não, isso não é suficiente para iniciar a fusão ...), criando temperaturas centrais entre 10.000 a 20.000 K (2-4 vezes mais quente que o Fotosfera do Sol!). Então o hélio foi escolhido como o elemento a ser estudado sob essas condições extremas, um gás que compõe 5 a 10% da matéria observável do Universo.
Usando a mecânica quântica para calcular o comportamento do hélio sob diferentes pressões e temperaturas extremas, os pesquisadores descobriram que o hélio se tornará um metal líquido a uma pressão muito alta. Geralmente, o hélio é considerado um gás incolor e transparente. Nas condições da atmosfera da Terra, isso é verdade. No entanto, ele se transforma em uma criatura totalmente diferente, com 70 milhões de atmosferas terrestres. Em vez de ser um gás isolante, ele se transforma em uma substância metálica líquida condutora, mais parecida com mercúrio, "apenas menos reflexivoJeanloz acrescentou.
Esse resultado é uma surpresa, pois sempre se pensou que pressões maciças tornam mais difícil para elementos como hidrogênio e hélio se tornarem metálicos. Isso ocorre porque as altas temperaturas em locais como o núcleo de Júpiter causam vibrações aumentadas nos átomos, desviando assim os caminhos dos elétrons que tentam fluir no material. Se não houver fluxo de elétrons, o material se torna um isolador e não pode ser chamado de "metal".
No entanto, essas novas descobertas sugerem que as vibrações atômicas sob esses tipos de pressão realmente têm o efeito contra-intuitivo de criar novos caminhos para o fluxo de elétrons. De repente, o hélio líquido se torna condutor, o que significa que é um metal.
Em outra reviravolta, acredita-se que o metal líquido com hélio possa se misturar facilmente com o hidrogênio. A física planetária nos diz que isso não é possível, hidrogênio e hélio se separam como óleo e água dentro dos corpos gigantes de gás. Mas a equipe de Jeanloz descobriu que os dois elementos poderiam realmente se misturar, criando uma liga de metal líquido. Se for esse o caso, é necessário fazer uma reflexão séria da evolução planetária.
Júpiter e Saturno liberam mais energia do que o Sol fornece, significando que ambos os planetas estão gerando sua própria energia. O mecanismo aceito para isso é condensar gotículas de hélio que caem das atmosferas superiores dos planetas e para o núcleo, liberando potencial gravitacional quando o hélio cai como "chuva". No entanto, se essa pesquisa for comprovada, o interior do gigante gasoso provavelmente será muito mais homogêneo do que se pensava anteriormente, o que significa que não pode haver gotículas de hélio.
Portanto, a próxima tarefa para Jeanloz e sua equipe é encontrar uma fonte de energia alternativa que gere calor nos núcleos de Júpiter e Saturno (então não reescreva os livros ainda ...)
Fonte: UC Berkeley
