Quando a sonda Voyager 2 da NASA se dirigiu para regiões exteriores do sistema solar no final dos anos 80, notou algo estranho. Ambos os planetas gigantes gelados, Urano e Netuno, não possuíam o que é conhecido como “campo magnético dipolo”. Isto contrastava fortemente com o nosso próprio mundo rochoso, bem como com os dois gigantes gasosos Júpiter e Saturno.
À medida que os materiais densos próximos à superfície de um planeta esfriam, eles tendem a afundar no interior do planeta. Por outro lado, os materiais mais quentes próximos ao interior do planeta aumentarão. A combinação de materiais que afundam e sobem cria convecção, levando ao movimento e mistura de materiais dentro de um planeta. E se o interior de um planeta for eletricamente condutor (como feito de metal líquido ou água), o material de convecção – frequentemente descrito como um dínamo – gerará um campo magnético dipolo. Pense nisso como um ímã com pólos norte e sul. É este processo que gera a Terra campo magnético – a barreira protetora que nos protege de partículas carregadas.
Este processo, no entanto, está ausente Urano e Netuno. Então, os cientistas se perguntaram: por que isso aconteceria?
Nas últimas duas décadas, os investigadores especularam que isto acontecia porque as camadas de material dentro destes mundos não conseguiam misturar-se, interrompendo qualquer movimento de convecção que dá origem a campos magnéticos dipolo em planetas como o nosso. Mas, embora os investigadores tenham finalmente concordado que o problema se resumia, de facto, à separação das camadas dentro destes mundos, o júri ainda não decidiu sobre as composições destas camadas. Agora, Burkhard Militzer, cientista planetário da Universidade da Califórnia, Berkeley, pensa ter uma resposta.
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“Agora temos, eu diria, uma boa teoria de por que Urano e Netuno têm campos realmente diferentes, e é muito diferente de Terra, Júpiter e Saturno”, disse Militzer em comunicado.
Sabendo disso, há 10 anos, Militzer tentou simular com computadores o interior desses mundos, amontoando cerca de 100 átomos de carbono, oxigênio, nitrogênio e hidrogênio (em proporções que refletiam suas abundâncias nos estágios iniciais do planeta). sistema solar) a pressões e temperaturas que refletiam seus interiores. No entanto, eles não produziram camadas distintas.
Avançando para o ano passado, e com a ajuda do aprendizado de máquina, Militzer conseguiu simular o comportamento de 540 átomos com proporções semelhantes e descobriu que as camadas seria forma naturalmente como o átomos foram aquecidos e comprimidos. “Um dia”, disse ele, “olhei para o modelo e a água havia se separado do carbono e do nitrogênio. O que eu não conseguia fazer há 10 anos estava acontecendo agora.”
“Pensei: ‘Uau! Agora sei por que as camadas se formam: uma é rica em água e a outra é rica em carbono, e em Urano e Netuno, é o sistema rico em carbono que está abaixo. A parte pesada permanece no embaixo, e a parte mais leve fica em cima e não pode fazer nenhuma convecção”, disse ele.
O modelo de Militzer prevê que por baixo da atmosfera uraniana, com 3.000 milhas de espessura (pouco mais de 4.800 quilómetros), existe uma vasta camada rica em água com 5.000 milhas de profundidade (pouco mais de 8.000 quilómetros). Abaixo disso, também existe uma camada rica em hidrocarbonetos com 8.000 quilômetros de espessura, com um núcleo rochoso do tamanho de Mercúrio em seu centro.
Apesar de ser mais massivo que Urano, Netuno tem um diâmetro total menor e uma atmosfera mais fina em comparação com seu compatriota gelado. No entanto, é provável que partilhe camadas diferenciadas semelhantes, ricas em água e ricas em hidrocarbonetos, com uma MarteNúcleo rochoso de tamanho médio (fornecendo massa extra).
“Se você perguntar aos meus colegas: ‘O que você acha que explica os campos de Urano e Netuno?’ eles podem dizer: ‘Bem, talvez seja essa chuva de diamantes, mas talvez seja essa propriedade da água que chamamos de superiônica'”, disse Militzer. “Do meu ponto de vista, isso não é plausível. Mas se tivermos essa separação em duas camadas distintas, isso deveria explicar.”
Militzer espera um dia poder testar a sua hipótese com experiências de laboratório que espelhem as condições interiores destes mundos. Uma missão a Urano também poderia fornecer respostas, diz Militzer.
O artigo foi publicado em 25 de novembro no Proceedings of the National Academy of Sciences.
