Gelo sólido e líquido ao mesmo tempo pode existir no núcleo de Netuno

O núcleo de planetas como Netuno pode ser composto por um tipo estranho de gelo, que é sólido e líquido ao mesmo tempo e só derrete a altas temperaturas. Essas são as previsões de um novo estudo sobre o gelo superiônico, um estado da água que se forma em condições de temperatura e pressão extremas.

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Estudos sobre a água superiônica são realizados desde sua concepção teórica, em 1988. Desde então, experimentos em laboratórios criaram alguns estados superiônicos, como o gelo XVIII, desenvolvido por uma equipe liderada por Dr. Vitali Prakpenka, da Universidade de Chicago.

Para tentar formar um gelo superiônico, os pesquisadores usam recursos como aceleradores de partículas, lasers de altíssima potência e equipamentos capazes de exercer pressão equivalente a milhares de vezes à da atmosfera terrestre, o suficiente para modelar a rede de átomos da água de modo inusitado.

No ano passado, outra pesquisa, liderada pelo Prof. He Yu do Instituto de Geoquímica da Academia Chinesa de Ciências (IGCAS), sugeriu que o núcleo da Terra também poderia conter líquidos no estado superiônico. Enquanto essa hipótese ainda não ganhou força na comunidade científica, os astrônomos consideram que Netuno pode ser um planeta com núcleo superiônico.

Além de resistir a altas temperaturas, esse gelo quente também possui propriedades condutoras, o que, em última análise, pode produzir o campo magnético peculiar observado em Netuno. Isso ocorre porque esse gelo possui uma estrutura onde os átomos de oxigênio estão presos em uma rede sólida, enquanto os de hidrogênio estão ionizados e livres. Assim, eles fluem através da rede como os elétrons fazem em metais.

Em seu novo estudo, Arianna Gleason, da Universidade de Stanford, e seus colegas usaram pequenas quantidades de água submetidas a pressão de 2 milhões de atmosferas terrestres, e a temperaturas de até 5.000 K. Tudo isso em uma “prensa” formada por duas camadas de diamante e analisado por meio da difração da luz de raios laser. O resultado foi um novo tipo de gelo superiônico, batizado de XIX.

O estudo é relevante porque os astrônomos têm encontrado alguns exoplanetas semelhantes a Netuno ricos em água, alguns até mesmo com possíveis oceanos de água líquida. Seus núcleos também podem ser compostos por uma mistura de elementos que incluem a água, todos submetidos a pressão e calor típicos dos núcleos planetários.

Segundo o estudo de Gleason, se houver duas camadas superiônicas de condutividades diferentes perto do núcleo de um planeta como este, então campos magnéticos multipolares instáveis, como os de Netuno, seriam formados.

A pesquisa foi publicada no Scientific Reports.

Fonte: Scientific Reports; via: ScienceAlert