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    Experimentos validam a possibilidade de chuva de hélio dentro de Júpiter e Saturno

    Uma equipe de pesquisa internacional, incluindo cientistas do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, validaram uma previsão de quase 40 anos e mostraram experimentalmente que a chuva de hélio é possível dentro de planetas como Júpiter e Saturno (foto). Crédito:NASA / JPL / Space Science Institute.

    Quase 40 anos atrás, os cientistas previram pela primeira vez a existência de chuva de hélio dentro de planetas compostos principalmente de hidrogênio e hélio, como Júpiter e Saturno. Contudo, alcançar as condições experimentais necessárias para validar essa hipótese não foi possível - até agora.

    Em um artigo publicado hoje por Natureza , cientistas revelam evidências experimentais para apoiar essa previsão de longa data, mostrando que a chuva de hélio é possível em uma faixa de condições de pressão e temperatura que espelham aquelas que ocorrem dentro desses planetas.

    “Descobrimos que a chuva de hélio é real, e pode ocorrer tanto em Júpiter quanto em Saturno, "disse Marius Millot, um físico do Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) e co-autor da publicação. "Isso é importante para ajudar os cientistas planetários a decifrar como esses planetas se formaram e evoluíram, que é fundamental para entender como o sistema solar se formou. "

    "Júpiter é especialmente interessante porque acredita-se que tenha ajudado a proteger a região interna do planeta onde a Terra se formou, "acrescentou Raymond Jeanloz, coautor e professor de ciências terrestres e planetárias e astronomia na Universidade da Califórnia, Berkeley. "Podemos estar aqui por causa de Júpiter."

    A equipe de pesquisa internacional, que incluiu cientistas do LLNL, a Comissão Francesa de Energias Alternativas e Energia Atômica, a University of Rochester e a University of California, Berkeley, conduziram seus experimentos no Laboratório de Laser Energética (LLE) da Universidade de Rochester.

    "Acoplar compressão estática e choques movidos a laser é a chave para nos permitir alcançar as condições comparáveis ​​ao interior de Júpiter e Saturno, mas é muito desafiador, "Millot disse." Nós realmente tivemos que trabalhar na técnica para obter evidências convincentes. Demorou muitos anos e muita criatividade da equipe. "

    A equipe usou células de bigorna de diamante para comprimir uma mistura de hidrogênio e hélio em 4 gigapascais, (GPa; aproximadamente 40, 000 vezes a atmosfera da Terra). Então, os cientistas usaram 12 feixes gigantes do laser ômega da LLE para lançar fortes ondas de choque para comprimir ainda mais a amostra a pressões finais de 60-180 GPa e aquecê-la a vários milhares de graus. Uma abordagem semelhante foi fundamental para a descoberta de gelo de água superiônico.

    Usando uma série de ferramentas de diagnóstico ultrarrápidas, a equipe mediu a velocidade do choque, a refletividade óptica da amostra comprimida por choque e sua emissão térmica, descobrir que a refletividade da amostra não aumentou suavemente com o aumento da pressão de choque, como na maioria das amostras, os pesquisadores estudaram com medições semelhantes. Em vez de, eles encontraram descontinuidades no sinal de refletividade observado, que indicam que a condutividade elétrica da amostra estava mudando abruptamente, uma assinatura da separação da mistura de hélio e hidrogênio. Em um artigo publicado em 2011, Os cientistas do LLNL, Sebastien Hamel, Miguel Morales e Eric Schwegler sugeriram o uso de mudanças na refletividade óptica como uma sonda para o processo de desmistura.

    "Nossos experimentos revelam evidências experimentais para uma previsão de longa data:há uma gama de pressões e temperaturas nas quais essa mistura se torna instável e se desmistifica, "Millot disse." Esta transição ocorre em condições de pressão e temperatura próximas às necessárias para transformar o hidrogênio em um fluido metálico, e a imagem intuitiva é que a metalização do hidrogênio aciona a desmistura. "

    Simular numericamente esse processo de desmistura é desafiador por causa dos efeitos quânticos sutis. Esses experimentos fornecem uma referência crítica para a teoria e simulações numéricas. Olhando para a frente, a equipe continuará a refinar a medição e estendê-la a outras composições na busca contínua de melhorar nossa compreensão dos materiais em condições extremas.


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