Cientistas da Carnegie Institution descobriram um novo estado da matéria que pode estar escondido nas profundezas de Urano e Netuno. Simulações computacionais realizadas por Cong Liu e Ronald Cohen sugerem que o hidreto de carbono poderia assumir um estado superiônico quasi-unidimensional sob as pressões e temperaturas extremas encontradas no interior desses planetas gelados.
A pesquisa, publicada na revista Nature Communications, abre novas possibilidades para compreender como esses corpos celestes funcionam e como planetas similares podem se comportar em toda a galáxia.
Por que estudar o interior dos planetas importa
Mais de 6 mil exoplanetas foram descobertos até agora, e esse número continua crescendo. Compreender como os planetas se formam e evoluem tornou-se essencial para a astronomia moderna.
Pesquisadores de múltiplas disciplinas—astronomia, ciência planetária e geociências—trabalham cada vez mais juntos. Combinam observações, experimentos e modelos teóricos para desvendar os processos físicos que moldam os planetas, inclusive como campos magnéticos são gerados.
Estudar as camadas ocultas dentro de planetas e luas do nosso Sistema Solar fornece pistas valiosas sobre o comportamento planetário. Esse conhecimento também ajuda cientistas a avaliar se mundos distantes poderiam abrigar vida.
Camadas de gelo quente dentro dos gigantes gelados
Urano e Netuno possuem estruturas internas fascinantes e pouco compreendidas. Dados sobre suas densidades indicam que contêm camadas internas incomuns, frequentemente descritas como “gelos quentes”.
Essas regiões situam-se abaixo das atmosferas externas compostas por hidrogênio e hélio. Acima delas fica um núcleo sólido. Cientistas acreditam que essas camadas intermediárias são formadas por água (H₂O), metano (CH₄) e amônia (NH₃).
No entanto, as condições extremas nesses ambientes provavelmente transformam esses compostos familiares em formas exóticas e desconhecidas. Isso é justamente o que Liu e Cohen investigaram em seu estudo inovador.
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Simulações das condições planetárias extremas
As pressões e temperaturas intensas dentro dos gigantes gelados produzem estados da matéria que não existem na Terra. Para explorar esses cenários, Liu e Cohen utilizaram computação de alto desempenho e ferramentas de aprendizado de máquina.
Executaram simulações quânticas detalhadas do hidreto de carbono sob condições variando de quase 5 milhões a quase 30 milhões de vezes a pressão atmosférica terrestre (500 a 3 mil gigapascais).
As temperaturas simuladas variaram entre 6.740 e 10.340 graus Fahrenheit, equivalentes a 4 mil a 6 mil Kelvin. Essas condições refletem com precisão o ambiente hostil encontrado no interior desses mundos distantes.
O curioso estado superiônico em espiral
As simulações revelaram uma estrutura impressionante e única. Átomos de carbono formam uma estrutura hexagonal ordenada, enquanto átomos de hidrogênio se movem através dela seguindo caminhos semelhantes a espirais.
Isso cria um estado superiônico quasi-unidimensional. Materiais superiônicos são incomuns porque se comportam parcialmente como sólidos e parcialmente como líquidos simultaneamente.
Em estruturas superiônicas típicas, um tipo de átomo permanece preso dentro de uma estrutura cristalina, enquanto outro tipo se move livremente através dela. Neste novo estado descoberto, o movimento é ainda mais restritivo e direcional.
“Essa fase de carbono-hidrogênio recém-prevista é particularmente impressionante porque o movimento atômico não é totalmente tridimensional”, explicou Cohen. “Em vez disso, o hidrogênio se move preferencialmente ao longo de caminhos helicoidais bem definidos inseridos numa estrutura de carbono ordenada.”
Implicações para energia, eletricidade e magnetismo
O movimento direcional dos átomos de hidrogênio poderia ter efeitos importantes em como a energia flui através do interior desses planetas. Essa descoberta sugere que os processos que geram magnetismo e calor em Urano e Netuno podem ser mais complexos do que se pensava anteriormente.
Compreender esses mecanismos ajudará cientistas a interpretar melhor as observações das sondas espaciais enviadas para estudar esses mundos. Além disso, esse conhecimento sobre estados exóticos da matéria pode informar a busca por planetas potencialmente habitáveis ao redor de outras estrelas.
A pesquisa demonstra que ainda há muito a descobrir sobre os interiores dos planetas do nosso próprio Sistema Solar. Cada nova descoberta aproxima-nos de uma compreensão mais completa de como o universo funciona.
Matéria original: https://www.sciencedaily.com/releases/2026/04/260421042812.htm
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