Pressões no Interior

Nos planetas de massa mais modesta como a Terra e Vénus a força que contraria a gravidade é uma pressão interna devida às elevadas temperaturas existentes no seu interior e a repulsão electrostática entre átomos. As temperaturas resultam de energia acumulada do processo de formação do planeta e do decaimento de materiais radioactivos. A pressão deve-se à energia cinética dos átomos e moléculas no meio que chocam incessantemente entre si de forma mais violenta à medida que a temperatura e a densidade aumentam.
No entanto, quando consideramos planetas mais maciços como Saturno, Júpiter e outros de massa superior, a gravidade é tão forte que a densidade no núcleo atinge níveis extremos, tão extremos que os átomos e moléculas deixam de poder mover-se livremente e os electrões são obrigados a coexistir em volumes muito pequenos. Nestas condições a pressão devida ao movimento das partículas e a repulsão electrostática diminuem de importância e passa a ser dominante outro tipo de força – a pressão degenerada.

Nas elevadas temperaturas e densidades do interior dos planetas gigantes os electrões libertam-se dos átomos e moléculas e encontram-se livres. Para além disso, são obrigados a co-existir em espaços ínfimos. Ora, o Princípio de Incerteza de Heisenberg, um dos baluartes da mecânica quântica, diz-nos que não podemos conhecer simultaneamente com precisão a posição e a velocidade de um electrão. Como consequência, ao comprimirmos cada vez mais os electrões em volumes pequenos (e portanto aumentando a precisão com que conhecemos a sua posição) existirá uma “pressão quântica” devida ao aumento da incerteza na velocidade dos electrões. Um material em que a pressão dominante é deste tipo diz-se “degenerado”. Este tipo de pressão aumenta com a massa dos planetas até que se torna dominante para massas superiores a 2 vezes a de Júpiter. Tem uma contribuição fundamental na estabilidade em planetas como Júpiter e Saturno e contribui mesmo, em pequena escala, para a estabilidade dos planetas do tipo terrestre. É também a pressão degenerada que sustém as anãs castanhas, uma vez que estas não geram energia internamente através da fusão nuclear (à excepção de um breve período em que poderão usar o deutério como combustível).

Para além de planetas e anãs castanhas a pressão degenerada dos electrões é também responsável pela estabilidade de estrelas, por exemplo, das anãs brancas, os núcleos quentes de densos de estrelas semelhantes ao Sol. O Princípio de Incerteza de Heisenberg é válido para todas as partículas, incluindo naturalmente os protões e os neutrões, e é a pressão degenerada devida aos neutrões quem garante a estabilidade das estrelas de neutrões.

É interessante pensar que este mesmo princípio determina a estabilidade dos átomos e, juntamente com o igualmente fundamental Princípio de Exclusão de Pauli, regula a distribuição dos electrões por diferentes níveis energéticos. É por isso que vemos átomos com características tão diferentes em função das suas configurações electrónicas. Em última análise permite a existência da química da vida que nos suporta como organismos complexos!

Deixe uma resposta

O seu endereço de email não será publicado.

Este site utiliza o Akismet para reduzir spam. Fica a saber como são processados os dados dos comentários.