Uma forma exótica de água, conhecida como água superiônica, pode ser a chave para entender os enigmáticos campos magnéticos de planetas gigantes como Urano e Netuno, revelam novas pesquisas. Sob pressões e temperaturas extremas, essa substância se comporta como um sólido que conduz eletricidade, desafiando concepções anteriores sobre sua estrutura atômica.
A água, elemento fundamental para a vida na Terra, assume propriedades surpreendentes em condições planetárias extremas. Em temperaturas de milhares de graus Celsius e pressões que atingem milhões de atmosferas, ela transcende suas fases líquida e sólida convencionais. Esta fase superiônica, onde átomos de oxigênio formam uma estrutura sólida enquanto íons de hidrogênio fluem livremente, é um foco crucial para a astrofísica atual.
Compreender a natureza da água superiônica é vital para refinar os modelos internos de gigantes gelados, planetas abundantes no universo. As descobertas recentes não apenas aprofundam nosso conhecimento sobre Urano e Netuno, mas também impactam a compreensão da evolução planetária de forma mais ampla.
A complexa estrutura da água superiônica
Anteriormente, cientistas especulavam que a água superiônica adotaria uma estrutura cúbica simples. No entanto, experimentos de alta precisão revelaram uma realidade mais intrincada. A nova pesquisa demonstra que os átomos de oxigênio se organizam em uma estrutura mista, combinando regiões cúbicas de face centrada com camadas hexagonais compactas.
Essa combinação de padrões resulta em uma desordem estrutural significativa, longe da rede cristalina homogênea esperada. A detecção dessa estrutura híbrida e irregular só foi possível graças a técnicas de medição extremamente avançadas, utilizando lasers de raios X de última geração. A complexidade recém-descoberta obriga a uma revisão dos modelos existentes sobre o interior desses planetas.
Recriando extremos planetários em laboratório
Para desvendar os segredos da água superiônica, pesquisadores realizaram experimentos inovadores em instalações de ponta. Os estudos foram conduzidos no instrumento Matter in Extreme Conditions (MEC) no LCLS, nos EUA, e no instrumento HED-HIBEF no European XFEL. Essas infraestruturas permitiram simular as condições extremas encontradas nos núcleos de planetas gigantes.
Nesses laboratórios, a água foi submetida a pressões superiores a 1,5 milhão de atmosferas e aquecida a milhares de graus Celsius. Capturas instantâneas da estrutura atômica foram obtidas em trilionésimos de segundo, revelando os detalhes da fase superiônica. Os resultados desses experimentos estão em sintonia com as simulações computacionais mais avançadas, reforçando a ideia de que a água, apesar de sua aparente simplicidade, exibe comportamentos notáveis sob condições extremas.
A revelação da estrutura atômica “desordenada” da água superiônica representa um avanço significativo na ciência planetária. Ao fornecer uma compreensão mais apurada sobre como a água se comporta em ambientes extremos, esta pesquisa aprimora nossa capacidade de modelar os interiores e os campos magnéticos de Urano e Netuno. As implicações se estendem à busca e caracterização de exoplanetas, onde essa forma incomum de água pode ser predominante, moldando a evolução e as características magnéticas de muitos mundos além do nosso sistema solar.
