Quando se trata de replicar eventos espaciais dentro de laboratórios, os cientistas enfrentam um desafio: a gravidade da Terra interfere, dificultando a reprodução de situações fora do nosso globo.
Uma solução proposta recentemente é uma pequena bola de vidro com cerca de 3 centímetros (pouco mais de uma polegada) de diâmetro. Apesar de pequena, a bola modela com precisão as forças cruciais em torno de planetas e estrelas massivas.
Os pesquisadores podem adquirir dados críticos sobre a produção e o comportamento do clima espacial, como explosões solares, que têm o potencial de danificar voos espaciais, satélites e a vida na Terra, empregando ondas sonoras como substitutos das forças gravitacionais.
“Os campos sonoros agem como a gravidade, pelo menos quando se trata de conduzir a convecção no gás”, diz o físico John Koulakis, da Universidade da Califórnia, Los Angeles (UCLA).
“Com o uso de som gerado por micro-ondas em um frasco esférico de plasma quente, conseguimos um campo de gravidade mil vezes mais forte que a gravidade da Terra”.
"O gás sulfuroso dentro da bola foi aquecido a 5.000 graus Fahrenheit (isto é, 2.760 graus Celsius) para gerar ondas sonoras que se comportaram como uma atração gravitacional extraordinariamente forte, causando a formação de correntes no gás quente e fracamente ionizado (ou plasma).
O efeito final foi a convecção de plasma, na qual o gás esfria ao se aproximar da superfície de um corpo como um planeta antes de cair de volta ao núcleo, onde reaquece e sobe novamente. O fluxo de gás gera seu próprio campo magnético, que serviria de base para muitos tipos de clima espacial nas estrelas.
Muitas das condições dentro da bola de vidro, como a forma como o plasma mais quente foi mantido no núcleo da esfera, eram semelhantes aos mecanismos que se pensava ocorrerem nas estrelas. Esse tipo de resultado era anteriormente muito impossível de replicar em laboratório, mas agora foi capturado em filme.
“As pessoas estavam tão interessadas em tentar modelar a convecção esférica com experimentos de laboratório que realmente colocaram um experimento no ônibus espacial porque não conseguiam obter um campo de força central forte o suficiente no solo”, diz o físico Seth Putterman, da UCLA.
A pesquisa é baseada em um estudo de lâmpadas, som e bolas de gás quente, ao invés de qualquer coisa diretamente relacionada ao espaço. Essa nova capacidade de empregar energia acústica para influenciar o movimento do plasma pode ser valiosa em vários domínios diferentes, incluindo estudos de nosso próprio planeta.
O próximo passo para os pesquisadores é ampliar o experimento para que ele se assemelhe mais às condições do espaço (especialmente em termos de temperatura), bem como estudar outras partes da simulação. Essencialmente, a equipe precisa examinar o experimento com mais profundidade para que ele dure mais tempo.
Alguns tipos de atividade de convecção observadas em torno de estrelas e planetas agora são complexos demais para serem duplicados até mesmo com os computadores mais poderosos. Com mais pesquisas, esse tipo de experimento pode ser usado.
“O que mostramos é que nosso sistema de som gerado por micro-ondas produzia uma gravidade tão forte que a gravidade da Terra não era um fator”, diz Putterman. “Não precisamos mais ir ao espaço para fazer esses experimentos.”
A pesquisa foi publicada na Physical Review Letters .
