Água "bizarra" pode explicar campo magnético de Urano e Netuno

Um experimento realizado em laboratório revelou que uma forma intrigante da água poderia explicar os misteriosos campos magnéticos de Netuno e Urano. O ingrediente em questão é o aquodiium, uma ionização rara que pode ocorrer com as moléculas de água.

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Urano e Netuno têm campos magnéticos caóticos, inclinados e descentralizados em relação aos seus eixos de rotação. Ao contrário do mecanismo conhecido como dínamo (responsável pelo campo magnético da Terra, por exemplo), estes mundos produzem suas magnetosferas de algum modo exótico e inexplicado.

Além disso, campos magnéticos como estes não são encontrados em nenhum outro planeta do Sistema Solar, o que torna estes planetas ainda mais misteriosos. Os cientistas já desenvolveram hipóteses que poderiam solucionar o problema, mas nenhuma delas ainda foi comprovada.

Uma nova pesquisa conduzida por cientistas da China e da Rússia fornece agora uma nova proposta: se nas profundezas desses planetas existir uma forma da água chamada aquodiium, cargas positivas do líquido poderiam gerar um campo magnético planetário.

O Aquodiium é formado quando uma molécula de água normal recebe dois prótons adicionais, tornando-a positivamente carregada. Com isso, a carga elétrica das partículas em movimento seria capaz de criar um campo magnético.

Nesse caso, os íons ocupam o papel dos elétrons, que são normalmente os responsáveis pela formação de campos magnéticos. Em outras palavras, o hidrogênio ionizado em grande quantidade e sob condições extremas de pressão se tornaria um condutor elétrico e, portanto, produziria campos magnéticos nesses planetas.

Para o experimento, a equipe testou técnicas de hibridização química, que é quando os elementos orbitais de um átomo são misturados ou combinados para permitir novas formas de ligação. No caso do aquodiium, é observada uma hibridização SP³, comum nos átomos de carbono.

Em hibridização SP³, quatro camadas orbitais atômicas formam um arranjo tetraédrico em torno do núcleo central, de modo que cada ponto fique com um elétron solitário “disponível” para se ligar a outro átomo.

Por sua vez, o hidrogênio de uma molécula de água sem seu elétron pode se ligar a um par de elétrons, formando o íon hidrônio. Se fosse possível adicionar mais um próton, o resultado seria uma molécula de aquodiium (H4O2).

Na Terra, isso não pode ocorrer por meios naturais, já que se trata de uma configuração energeticamente desfavorável, mas e se estivermos falando de ambientes de alta pressão e temperatura — como o interior de planetas gigantes?

Os autores da pesquisa realizaram um experimento simulando essas condições em um laboratório, usando temperaturas em torno de 3.000 graus Celsius e pressões de 1,5 milhão de atmosferas terrestres. Como resultado, os prótons de fato ligaram-se ao hidrônio para o aquodiium.

Isso não significa que essa molécula exista no interior de Netuno e Urano, mas sugere que é uma possibilidade. Além disso, o aquodiium de fato tem as propriedades necessárias para produzir um campo magnético planetário, se existir em quantidade o suficiente no núcleo desses mundos.

A pesquisa foi publicada na revista científica Physical Review B.

Fonte: Skoltech, Physichal Review B