p Junto com sua função estética de ajudar a criar a gloriosa Aurora Borealis, ou aurora boreal, o poderoso campo magnético em torno de nosso planeta também tem um valor prático bastante importante:ele torna a vida possível. p Ao desviar partículas nocivas carregadas do sol e dos raios cósmicos que bombardeiam constantemente o planeta, e evitando que o vento solar erode a atmosfera, O campo magnético da Terra permitiu que formas de vida multicelulares, incluindo os humanos, se desenvolvessem e sobrevivessem.

p E agora, com a descoberta de milhares de planetas além do sistema solar conhecidos como exoplanetas, os cientistas estão ansiosos para saber se as "super-Terras rochosas, "até 10 vezes mais massivo que a Terra, também pode ser capaz de abrigar vida.

p "Encontrar exoplanetas habitáveis ​​é um dos três principais objetivos das comunidades de astronomia e ciência planetária, "disse o físico do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, Rick Kraus." Com essas descobertas vêm muitas perguntas:como são esses planetas? Nosso sistema solar é único? A Terra é única? Ou mais especificamente, a Terra é exclusivamente habitável? "

p Essas perguntas inspiraram uma campanha atual da National Ignition Facility (NIF) Discovery Science com o objetivo de determinar se planetas rochosos gigantes poderiam ter campos magnéticos semelhantes aos da Terra. Uma atmosfera, clima ameno e água líquida são geralmente considerados os elementos essenciais para a vida como a conhecemos para evoluir, mas a presença de um campo magnético é igualmente importante, Kraus disse. "Placas tectônicas ativas e uma magnetosfera são consideradas requisitos para um exoplaneta habitável, "ele disse." Um ambiente de superfície estável livre de radiação ionizante é uma das qualidades mais importantes de um planeta que são consideradas um requisito para a habitabilidade. "

p O campo magnético da Terra é gerado quando as correntes de convecção no núcleo externo de ferro líquido do planeta são torcidas pelo giro do planeta, criando um magneto-dínamo que produz a magnetosfera (os dínamos convertem energia mecânica em energia elétrica ou, neste caso, magnetismo). Um planeta com apenas um núcleo sólido pode não ter um campo magnético, e, portanto, é improvável que abrigue a vida como a conhecemos.

p "Precisamos entender a transição de fusão dos núcleos de ferro para determinar se é mesmo possível ter um núcleo externo líquido e um núcleo interno sólido dentro de uma super-Terra, "Kraus disse.

p Curva de derretimento é crítica

p "As pressões internas das super-Terras são tão extremas, até 35 milhões de vezes (a pressão atmosférica da Terra), que temos muito poucas informações sobre como os materiais podem realmente se comportar dentro deles, ", acrescentou." A curva de derretimento do ferro é crítica para abordar a questão de se uma super-Terra poderia ter uma magnetosfera protetora. É a solidificação do ferro induzida pela pressão que libera o calor latente que impulsiona o complexo fluxo convectivo dentro do núcleo de um planeta. "

p A equipe de pesquisa está usando uma plataforma experimental NIF chamada TARDIS (difração de alvo in situ) para estudar a curva de fusão do ferro em pressões que variam de cinco a 20 megabar (cinco a 20 milhões de atmosferas terrestres). O diagnóstico de difração de raios-X TARDIS é projetado para lançar luz sobre as mudanças de fase, ou transições estruturais entre estados da matéria, que ocorrem em materiais sob essas pressões e temperaturas extremas (consulte "TARDIS da NIF visa conquistar o tempo e o espaço").

p A campanha baseia-se em uma nova técnica experimental desenvolvida no Omega Laser Facility da University of Rochester. Os pesquisadores chocam uma amostra de ferro para que se liquefaça a 2,5 Mbar e, em seguida, usam a compressão de rampa (sem choque) para comprimi-la a 10 Mbar. Difração de raios-X in situ, atualmente o meio mais aceito para medir fusão e solidificação, é usado para confirmar que o primeiro choque derreteu o material e a onda de compressão de rampa subsequente fez com que ele se solidificasse novamente (ao contrário da compressão de choque, a rampa de compressão mantém as temperaturas da amostra baixas e permite o estudo da matéria comprimida em densidades extremas).

p "Os experimentos também representam um avanço significativo sobre o que pode ser explorado sobre a fusão do ferro usando experimentos de compressão estática, "disse o investigador principal da campanha, Russell Hemley, da George Washington University, diretor do Carnegie / DOE Alliance Center (CDAC). "Esses experimentos até agora foram limitados a pressões de cerca de três Mbar - ou as pressões do núcleo da Terra - e foram controversos. Portanto, os novos resultados também irão melhorar nossa compreensão do núcleo de nosso próprio planeta, bem como fornecer informações cruciais sobre a natureza das super-Terras e sua habitabilidade potencial. "

p "Uma maneira de pensar sobre este experimento, "Kraus disse, "é que usamos a onda de choque para criar um estado térmico denso e quente no ferro semelhante ao do núcleo externo de ferro líquido de uma super-Terra. Então, ao comprimir o ferro subseqüentemente sem choque, simulamos o caminho termodinâmico que seria experimentado por uma parcela de ferro em convecção no fundo do núcleo líquido de uma super-Terra. Com difração de raios-X, podemos responder diretamente à questão de se aquela parcela de ferro se solidificaria ao atingir uma profundidade prescrita. "

p O NIF é a única instalação capaz de alcançar e sondar esses estados extremos da matéria. Os experimentos exigem a intensidade de energia alta e sustentada alcançável apenas no NIF, e a capacidade única de modelagem de pulso do laser permite compressão de rampa de ferro de 5 a 20 Mbar. A campanha foi premiada com seis dias de tiro nos anos fiscais de 2016 a 2018, o suficiente para 12 experimentos.

p "Se observarmos a solidificação - difração do ferro solidificado - na escala de tempo muito mais curta de um experimento a laser, "Kraus disse, "então sabemos que a curva de derretimento é íngreme o suficiente para ter um núcleo interno sólido e um núcleo externo líquido, o que poderia permitir um magneto-dínamo dentro das super-Terras. Então, nosso objetivo é explorar os diferentes estados de entropia, ou perfis de temperatura, que pode ser alcançado nos núcleos das super-Terras e sondar o caminho termodinâmico percorrido por uma parcela descendente de ferro líquido. Esta descoberta seria um passo crítico à frente na determinação dos tipos de planetas extra-solares que poderiam ser habitáveis. "