A história: O Projeto Lúcifer é supostamente a maior teoria da conspiração em que a NASA poderia estar envolvida. À medida que a sonda caía pela atmosfera, a NASA esperava que as pressões atmosféricas criassem uma implosão, gerando uma explosão nuclear e iniciando uma reação em cadeia, transformando o gigante do gás em um segundo sol. Eles falharam. Então, em uma segunda tentativa, eles lançarão a sonda Cassini (novamente, carregada de plutônio) profundamente na atmosfera de Saturno em dois anos, para que este gigante menor de gás possa ter sucesso onde Júpiter falhou ...
A realidade: Conforme investigado brevemente em Projeto Lúcifer: Cassini transformará Saturno em um segundo sol? (Parte 1), analisamos alguns dos problemas técnicos por trás do Galileo e da Cassini sendo usados como armas nucleares improvisadas. Eles não podem gerar uma explosão por várias razões, mas os principais pontos são: 1) Minúsculas pastilhas de plutônio usadas para aquecer e alimentar as sondas em cilindros separados e à prova de danos. 2) O plutônio é não grau de arma, o que significa que o 238Pu produz um combustível fissionável muito ineficiente. 3) As sondas queimam e se separam, impedindo, portanto, Qualquer chance de pedaços de plutônio formando “massa crítica” (além disso, não há chance de o plutônio formar uma configuração para criar um dispositivo acionado por implosão).
OK, então Galileu e Cassini não podes ser usado como armas nucleares brutas. Mas diga E se houve uma explosão nuclear dentro de Saturno? Poderia causar uma reação em cadeia no núcleo, criando um segundo Sol?
- Projeto Lúcifer: Cassini transformará Saturno em um segundo sol? (Parte 1)
- Projeto Lúcifer: Cassini transformará Saturno em um segundo sol? (Parte 2)
Bombas termonucleares
A menos que a fusão nuclear possa ser mantida dentro de um corpo estelar, a reação fracassará muito rapidamente. Portanto, o Projeto Lúcifer propõe que a Cassini mergulhe muitas centenas de quilômetros na atmosfera de Saturno e exploda como uma explosão de fissão bruta movida a plutônio. Essa explosão causará uma reação em cadeia, criando energia suficiente para desencadear a fusão nuclear dentro do gigante gasoso.
Eu posso ver de onde veio essa idéia, mesmo que seja imprecisa. A bomba de fusão (ou "arma termonuclear") usa um gatilho de fissão para iniciar uma reação de fusão descontrolada. O gatilho de fissão é construído para explodir como uma bomba de fissão normal, bem como o dispositivo de implosão descrito na Parte 1 desta série. Quando detonadas, grandes quantidades de raios-X energéticos são produzidas, aquecendo o material ao redor do combustível de fusão (como o deuterido de lítio), causando a transição de fase para o plasma. Como o plasma muito quente envolve o deuterido de lítio (em um ambiente muito confinado e pressionado) o combustível produzirá trítio, um isótopo pesado de hidrogênio. O trítio passa por fusão nuclear, liberando enormes quantidades de energia à medida que os núcleos de trítio são forçados juntos, superando as forças eletrostáticas entre os núcleos e a fusão. A fusão libera grandes quantidades de energia de ligação, mais do que a fissão.
Como funciona uma estrela?
O ponto que precisa ser enfatizado aqui é que, em um dispositivo termonuclear, a fusão só pode ser alcançada quando temperaturas imensas são atingidas em um ambiente muito confinado e pressurizado. Além disso, no caso de uma bomba de fusão, essa reação é descontrolada.
Então, como as reações de fusão nuclear são sustentadas em uma estrela (como o nosso Sol)? No exemplo de bomba termonuclear acima, a fusão de trítio é alcançada através de confinamento inercial (ou seja, pressão rápida, quente e energética no combustível para causar a fusão), mas no caso de uma estrela, é necessário um modo de confinamento sustentado. Confinamento gravitacional é necessário para que as reações de fusão nuclear ocorram no núcleo. Para um confinamento gravitacional significativo, a estrela requer uma massa mínima.
No núcleo do nosso Sol (e na maioria das outras estrelas menores que o nosso Sol), a fusão nuclear é alcançada através do cadeia próton-próton (na foto abaixo) Este é um mecanismo de queima de hidrogênio onde o hélio é gerado. Dois prótons (núcleos de hidrogênio) se combinam após superar a força eletrostática altamente repulsiva. Isso só pode ser alcançado se o corpo estelar tiver uma massa grande o suficiente, aumentando a contenção gravitacional no núcleo. Uma vez que os prótons se combinam, eles formam deutério (2D), produzindo um pósitron (aniquilando rapidamente com um elétron) e um neutrino. O núcleo do deutério pode então se combinar com outro próton, criando um isótopo de hélio leve (3Ele). O resultado dessa reação gera raios gama que mantêm a estabilidade e a alta temperatura do núcleo da estrela (no caso do Sol, o núcleo atinge uma temperatura de 15 milhões de Kelvin).
Conforme discutido em um artigo anterior da Space Magazine, há uma variedade de corpos planetários abaixo do limiar de se tornar uma “estrela” (e não capaz de sustentar a fusão próton-próton). A ponte entre os maiores planetas (ou seja, gigantes de gás, como Júpiter e Saturno) e as menores estrelas é conhecida como anãs marrons. As anãs marrons são menos de 0,08 das massas solares e as reações de fusão nuclear nunca ocorreram (embora anãs marrons maiores possam ter tido um curto período de fusão de hidrogênio em seus núcleos). Seus núcleos têm uma pressão de 105 milhões de atmosferas com temperaturas abaixo de 3 milhões de Kelvin. Lembre-se, mesmo as menores anãs marrons são aproximadamente 10 vezes mais massivas que Júpiter (as maiores anãs marrons têm cerca de 80 vezes a massa de Júpiter). Portanto, mesmo que haja uma pequena chance de a cadeia próton-próton ocorrer, precisamos de uma grande anã marrom, pelo menos 80 vezes maior que Júpiter (mais de 240 massas de Saturno) para ter a esperança de sustentar o confinamento gravitacional.
Não há chance de Saturno sustentar a fusão nuclear?
Desculpe, não. Saturno é simplesmente muito pequeno.
Implicar que uma bomba nuclear (fissão) detonando dentro de Saturno poderia criar as condições para uma reação em cadeia de fusão nuclear (como a cadeia próton-próton) está, novamente, nos reinos da ficção científica. Até o maior gigante do gás, Júpiter, é insignificante demais para sustentar a fusão.
Também vi argumentos alegando que Saturno consiste nos mesmos gases que o nosso Sol (ou seja, hidrogênio e hélio), portanto, uma reação em cadeia descontrolada é possível, basta uma injeção rápida de energia. No entanto, o hidrogênio que pode ser encontrado na atmosfera de Saturno é hidrogênio molecular diatômico (H2), não os núcleos livres de hidrogênio (prótons de alta energia) encontrados no núcleo do Sol. E sim, H2 é altamente inflamável (afinal de contas, foi responsável pelo infame desastre do dirigível Hindenburg em 1937), mas apenas quando misturado com uma grande quantidade de oxigênio, cloro ou flúor. Infelizmente, Saturno não contém quantidades significativas de nenhum desses gases.
Conclusão
Embora divertido, "O Projeto Lúcifer" é o produto da imaginação animada de alguém. Parte 1 de "Projeto Lúcifer: Cassini transformará Saturno em um segundo sol?" introduziu a conspiração e focou em alguns dos aspectos gerais do motivo pelo qual a sonda Galileo, em 2003, simplesmente queimou na atmosfera de Júpiter, espalhando os pequenos pellets de plutônio-238 ao fazê-lo. A “mancha negra”, descoberta no mês seguinte, foi simplesmente uma das muitas tempestades dinâmicas e de curta duração, muitas vezes vistas como se desenvolvendo no planeta.
Este artigo foi um passo além e ignorou o fato de que era impossível para a Cassini se tornar uma arma atômica interplanetária. E se houver foi uma explosão nuclear na atmosfera de Saturno? Bem, parece que seria um assunto muito chato. Ouso dizer que algumas tempestades elétricas podem ser geradas, mas não veríamos muito da Terra. Quanto a algo mais sinistro acontecendo, é altamente improvável que haja danos duradouros ao planeta. Certamente não haveria reação de fusão, pois Saturno é muito pequeno e contém todos os gases errados.
Oh, bem, Saturno só terá que ficar do jeito que está, anéis e tudo. Quando a Cassini concluir sua missão em dois anos, podemos esperar a ciência que acumularemos de um empreendimento tão incrível e histórico, em vez de temer o impossível…
Atualização (7 de agosto): Como apontado por alguns leitores abaixo, o hidrogênio molecular não era realmente o causa do desastre do dirigível Hindenburg, foi a tinta à base de alumínio que pode ter causado a explosão, hidrogênio e oxigênio abastecido o fogo.
