Nuvens de metal e chuvas de pedras preciosas

Na parte de atmosferas planetárias do post sobre Sistema Solar, foi comentado que em Júpiter e Saturno pode existir chuva de diamantes. Um mecanismo semelhante também pode promover esse tipo de fenômeno em Urano e Netuno. Posteriormente, descobriu-se um exoplaneta que tem características que permitem a ocorrência de nuvens formadas de metais e chuva de rubis e safiras líquidas – em vez da nossa conhecida água.

Ilustração artística do planeta WASP-121 b. Imagem: NASA, ESA e J. Olmsted (STScI)
Ilustração artística do planeta WASP-121 b. Imagem: NASA, ESA e J. Olmsted (STScI)

Chuva de diamantes

Em 2013, um estudo publicado na revista Nature apresentou um mecanismo que permite a ocorrência de chuvas de diamante em Júpiter e Saturno. Durante tempestades elétricas, os raios atingem moléculas de metano na atmosfera superior, liberando átomos de carbono. Esses átomos unem-se e formam uma fuligem de carbono. À medida que essas partículas de fuligem flutuam lentamente através de camadas cada vez mais densas de hidrogênio gasoso e líquido em direção aos núcleos rochosos dos planetas, elas experimentam pressões e temperaturas cada vez maiores. A fuligem é comprimida em grafite e depois em diamantes sólidos antes de atingir uma temperatura de cerca de 8.000°C, quando o diamante derrete, formando gotas de chuva de diamante líquido.

Urano e Netuno são formados majoritariamente de água, metano e amônia. Modelos físico-matemáticos que recriam as condições de altas pressão e temperatura observadas nos dois planetas apontam que, em suas camadas mais internas, variações de pressão conseguem quebrar as moléculas de metano, fazendo-as liberar carbono. Esse carbono solto vai se juntando e se acumulando, formando longas cadeias que se cristalizam – ou seja, formam diamantes. Esses diamantes então caem pelas camadas do manto de Urano e Netuno, até se tornarem quentes demais, derreterem, evaporarem e subirem, resfriando, cristalizando e “chovendo” de novo – semelhante ao ciclo hidrológico na Terra.

Nuvens de metal

Em 2015, foi descoberto o exoplaneta denominado WASP-121 b. Ele é um gigante gasoso a 880 anos-luz da Terra que se encaixa na categoria denominada “Júpiter quente” – uma classe de corpos celestes com semelhanças físicas com Júpiter, mas orbitam muito mais próximos de suas estrelas. Esse planeta tem um lado que está sempre de frente para sua estrela e outro lado virado para longe, que é o lado noturno. Usando dados do Telescópio Espacial Hubble, uma medição detalhada da atmosfera no lado noturno mais frio do planeta aparenta possuir nuvens de metal e chuva feita do que poderia ser pedras preciosas liquefeitas.

No lado diurno, a temperatura da atmosfera superior pode chegar a 3.000°C, tão quente que a água na atmosfera brilha e as moléculas de metais e minerais quebram. Já no lado noturno, a temperatura atmosférica é essencialmente a metade. Essa diferença de temperatura gera ventos fortes soprando de oeste para leste ao redor do planeta. Eles puxam as moléculas quebradas através da atmosfera do lado do dia para o lado da noite, que são recombinadas no lado noturno e transporatadas pelo vento para o lado diurno. Durante esse ciclo, metais como ferro, magnésio, cromo e vanádio condensam na forma de nuvens ao atingirem o lado noturno, devido à redução de temperatura.

Chuva de rubis e safiras

As suspeitas sobre esse tipo de fenômeno em WASP-121 b começaram porque, entre os metais detectados na atmosfera do planeta, não foi encontrado alumínio ou titânio. Os metais estariam condensando e chovendo em níveis mais baixos da atmosfera do planeta, fora do escopo das observações do telescópio. Nessa chuva metálica, o alumínio condensando junto com o oxigênio deve formar corundum, um composto metálico que, quando contaminado por outros metais na atmosfera do planeta, formaria o que conhecemos na Terra como rubis ou safiras. Para confirmar a ocorrência desses fenômenos, o exoplaneta deve ser observado pelo novo Telescópio Espacial James Webb.

Fontes

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