Tecnologia Científica

Exoplanetas ricos em carbono podem ser feitos de diamantes
Em um novo estudo publicado recentemente uma equipe de pesquisadores dos EUA determinou que alguns exoplanetas ricos em carbono, dadas as circunsta¢ncias certas, poderiam ser feitos de diamantes e sa­lica.
Por Karin Valentine - 12/09/2020


Ilustração de um planeta rico em carbono com diamante e sa­lica como principais minerais. A águapode converter um planeta de carboneto em um planeta rico em diamantes. No interior, os principais minerais seriam diamante e sa­lica (camada com cristais na ilustração). O núcleo (azul escuro) pode ser uma liga de ferro-carbono. Crédito: Shim / ASU / Vecteezy

Amedida que missaµes como o Telescópio Espacial Hubble da NASA, TESS e Kepler continuam a fornecer insights sobre as propriedades dos exoplanetas (planetas em torno de outras estrelas), os cientistas são cada vez mais capazes de descobrir como esses planetas se parecem, do que são feitos e se poderiam ser habita¡veis ​​ou mesmo habitadas.

Em um novo estudo publicado recentemente no The Planetary Science Journal , uma equipe de pesquisadores da Arizona State University (ASU) e da University of Chicago determinou que alguns exoplanetas ricos em carbono, dadas as circunsta¢ncias certas, poderiam ser feitos de diamantes e sa­lica.

"Esses exoplanetas são diferentes de tudo em nosso sistema solar", disse o principal autor Harrison Allen-Sutter da Escola de Exploração da Terra e do Espaço da ASU.

Formação de exoplaneta de diamante

Quando estrelas e planetas são formados, eles o fazem a partir da mesma nuvem de gás, de modo que suas composições em massa são semelhantes. Uma estrela com menor proporção de carbono para oxigaªnio tera¡ planetas como a Terra, compostos de silicatos e a³xidos com um conteaºdo de diamante muito pequeno (o conteaºdo de diamante da Terra éde cerca de 0,001%).

Mas os exoplanetas em torno de estrelas com uma proporção de carbono para oxigaªnio mais alta do que o nosso Sol tem maior probabilidade de serem ricos em carbono. Allen-Sutter e os co-autores Emily Garhart, Kurt Leinenweber e Dan Shim da ASU, com Vitali Prakapenka e Eran Greenberg da Universidade de Chicago, levantaram a hipa³tese de que esses exoplanetas ricos em carbono poderiam se converter em diamante e silicato, se água(que éabundante no universo) estavam presentes, criando uma composição rica em diamantes.

Em uma canãlula de diamante-bigorna, dois diamantes de cristal aºnico de qualidade de
gema são moldados em bigornas (parte superior plana na foto) e, em seguida, voltados
um para o outro. As amostras são carregadas entre os culets (superfa­cies planas)
e, em seguida, a amostra écomprimida entre as bigornas. Crédito: Shim / ASU

Bigornas de diamante e raios X

Para testar essa hipa³tese, a equipe de pesquisa precisava imitar o interior de exoplanetas de carboneto usando alto calor e alta pressão . Para fazer isso, eles usaram células de bigorna de diamante de alta pressão no laboratório do coautor Shim para materiais terrestres e planetarios.

Primeiro, eles imergiram carboneto de sila­cio em águae comprimiram a amostra entre os diamantes a uma pressão muito alta. Em seguida, para monitorar a reação entre o carboneto de sila­cio e a a¡gua, eles realizaram um aquecimento a laser no Argonne National Laboratory, em Illinois, fazendo medições de raios-X enquanto o laser aquecia a amostra em altas pressaµes.

Como previram, com alta temperatura e pressão, o carboneto de sila­cio reagiu com a águae se transformou em diamantes e sa­lica.

Um planeta de carbono inalterado (esquerda) se transforma de um manto dominado
por carboneto de sila­cio em um manto dominado por sa­lica e diamante (direita). A
reação também produz metano e hidrogaªnio. Crédito: Harrison / ASU

Habitabilidade e habitabilidade.
 
Atéagora, não encontramos vida em outros planetas, mas a busca continua. Cientistas planetarios e astrobia³logos estãousando instrumentos sofisticados no espaço e na Terra para encontrar planetas com as propriedades certas e a localização certa em torno de suas estrelas onde a vida poderia existir.

Os objetos em forma de cilindro nesta foto são células de bigorna de diamante. As
células diamante-bigorna são montadas em suportes de cobre e, em seguida, inseridas
no caminho de raio X / laser sa­ncrotron. A foto mostra células de bigorna de diamante
e montagens antes de serem alinhadas para experimentos de raio-X / laser.
Crédito: Shim / ASU

Para planetas ricos em carbono que são o foco deste estudo, no entanto, eles provavelmente não tem as propriedades necessa¡rias para a vida.

Embora a Terra seja geologicamente ativa (um indicador de habitabilidade), os resultados deste estudo mostram que os planetas ricos em carbono são muito difa­ceis de serem geologicamente ativos e esta falta de atividade geola³gica pode tornar a composição atmosfanãrica inabita¡vel. As atmosferas são essenciais para a vida, pois nos fornecem ar para respirar, proteção contra o ambiente hostil do espaço e atémesmo pressão para permitir a entrada de águaem estado la­quido.

"Independentemente da habitabilidade, esta éuma etapa adicional para nos ajudar a compreender e caracterizar nossas observações cada vez maiores e melhores de exoplanetas", diz Allen-Sutter. "Quanto mais aprendemos, melhor seremos capazes de interpretar novos dados de missaµes futuras como o Telescópio Espacial James Webb e o Telescópio Espacial Nancy Grace Roman para entender os mundos além em nosso pra³prio sistema solar."

 

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