Plasma é um gás tão quente que os elétrons se soltam dos átomos. Quando isso acontece, o gás deixa de ser neutro e passa a ser eletricamente carregado — e tudo muda. Ele começa a obedecer a ímãs, a se enrolar em fios de campo magnético e a brilhar. A NASA trata o plasma como um estado da matéria à parte, ao lado de sólido, líquido e gasoso, e diz que ele forma mais de 99% da matéria diretamente observável do universo. Na Terra ele é raro. Lá fora, é quase tudo.
Os três estados que você aprendeu, e o quarto
Na escola a gente aprende três: sólido, líquido e gasoso. A água é o exemplo de sempre. Gelo é sólido, porque as moléculas estão presas em posição. Derrete e vira líquido, porque elas escorregam umas sobre as outras mas continuam grudadas. Ferve e vira vapor, porque elas se soltam de vez e saem voando.
A conta não para aí. Se você continuar aquecendo esse vapor, muito além da temperatura do fogão, chega um ponto em que a violência das batidas entre as partículas arranca os elétrons de dentro dos átomos.
Vale explicar o que é isso. Um átomo tem um núcleo com carga positiva no centro e elétrons com carga negativa girando em volta. Como as duas cargas se cancelam, o átomo inteiro é neutro — ele não é atraído nem repelido por um ímã. Quando um elétron escapa, sobram duas coisas soltas e carregadas: o elétron negativo e o resto do átomo, agora positivo. Esse "resto" tem nome: íon. E o gás que virou uma mistura de íons e elétrons livres tem nome também: plasma.
A NASA descreve o processo em uma frase curta: o plasma se forma quando os átomos de um gás são ionizados, ou seja, quando os elétrons se separam do átomo e passam a andar por conta própria.
| Estado | O que as partículas fazem | Exemplo do dia a dia |
|---|---|---|
| Sólido | Presas em posição, só vibram | Gelo, pedra, ferro |
| Líquido | Soltas, mas ainda grudadas | Água, óleo |
| Gasoso | Soltas e voando, átomos inteiros | Vapor, o ar da sala |
| Plasma | Elétrons arrancados dos átomos | Raio, lâmpada fluorescente, o Sol |
O que muda quando o gás vira plasma
Essa é a parte que importa, e é a razão de o plasma ganhar um nome próprio em vez de ser chamado só de "gás muito quente".
Um gás comum é cego para campos magnéticos. Passe um ímã perto do ar da sua sala e nada acontece. Já o plasma é feito de pedaços carregados, e partícula carregada em movimento sente campo magnético na hora. Nas palavras da NASA, isso torna os plasmas eletricamente carregados e capazes de interagir com campos elétricos e magnéticos de fora.
Na prática, o plasma se comporta como se estivesse amarrado às linhas de campo magnético. Ele corre por elas como água numa mangueira, forma arcos, se torce e, quando o campo se rearranja de repente, dispara quantidades absurdas de energia. É assim que nasce uma erupção solar — o assunto está detalhado em O que é uma erupção solar classe X?.
A foto que abre este artigo mostra exatamente isso: uma lâmina de plasma erguida sobre a borda do Sol, em luz ultravioleta extrema, em 28 de julho de 2017. Parte do material escapou para o espaço e parte caiu de volta, presa pela gravidade e pelos campos magnéticos. A cor é falsa: o olho humano não enxerga esse comprimento de onda.
Por que quase todo o universo visível é plasma
Toda estrela é uma bola de plasma. E como as estrelas concentram a maior parte da matéria comum que conseguimos enxergar, a conta pende de forma esmagadora para esse lado. A NASA escreve que, embora seja raro na Terra, o plasma forma mais de 99% da matéria diretamente observável do universo, incluindo cada estrela e boa parte do material entre elas.
Aqui entra um cuidado que muita reportagem esquece, e vale a pena guardar. A frase não é "99% do universo". É 99% da matéria diretamente observável — a NASA faz questão de escrever, entre parênteses, "ou seja, não escura". Acontece que a maior parte do universo não é feita de matéria comum: é matéria escura e energia escura, que ninguém enxerga e que não são plasma. Então o número certo é: de tudo que podemos apontar um telescópio e ver, mais de 99% é plasma. Do universo inteiro, não.
O Sol é o exemplo mais próximo. A superfície visível dele fica por volta de 5.500 °C, e a coroa, aquela atmosfera externa que só aparece em eclipse total, chega a 2 milhões de °C. Nos dois casos, o que está lá é plasma. A ficha completa da nossa estrela está em O Sol em números: tamanho, temperatura, idade e distância.
E o Sol não guarda esse plasma só para ele. Um fluxo constante escapa em todas as direções e banha o Sistema Solar inteiro, inclusive a Terra. Esse vento é plasma puro, e está explicado em O que é o vento solar? O sopro que vem do Sol.
O plasma que você já viu sem saber
Não é preciso ir ao espaço. A própria NASA lista três exemplos terrestres: lâmpadas fluorescentes, tochas usadas para trabalhar metal e raios.
Os três estão no seu dia a dia. Aquela lâmpada tubular branca da cozinha, da garagem ou do corredor da escola funciona porque uma descarga elétrica transforma o gás de dentro do tubo em plasma, e esse plasma emite luz. O maçarico de plasma do serralheiro corta chapa de aço pelo mesmo princípio. E o raio é o exemplo mais espetacular: um canal de ar que virou plasma por alguns milésimos de segundo, tão quente que estoura o ar em volta e produz o trovão.
Os raios, aliás, rendem fenômenos ainda mais estranhos nas camadas altas da atmosfera, e eles estão reunidos em O que são os raios que sobem para o espaço?.
A aurora, que é plasma brigando com plasma
A aurora é o encontro das duas pontas desta história. O vento solar, que é plasma, chega à Terra e esbarra no campo magnético do planeta. Parte dessas partículas carregadas acaba descendo pelas regiões polares e batendo nos átomos da alta atmosfera, a mais de 100 km de altura. Cada batida dessas excita um átomo, que devolve a energia em forma de luz. Verde, vermelho, roxo, conforme o gás atingido e a altura.
É por isso que a aurora aparece nos polos e não no Equador: o campo magnético funciona como um funil. O que ela é, por que acontece e se algum dia dá para vê-la daqui está em Aurora boreal: o que é, por que acontece e se aparece no Brasil.
Plasma feito por gente, inclusive para empurrar naves
Laboratórios produzem plasma de propósito há décadas, em câmaras onde se controla a pressão e a corrente elétrica. Serve para testar materiais, estudar como uma nave aguenta o ambiente espacial e desenvolver motores.
E aqui o plasma deixa de ser objeto de estudo e vira ferramenta. Existe uma família de motores de nave que funciona ionizando um gás e cuspindo esse plasma para trás a velocidades altíssimas. O empurrão é fraquíssimo, comparável ao peso de uma folha de papel na palma da mão, mas é constante e dura anos — e no vácuo isso ganha de qualquer foguete químico no longo prazo. O funcionamento está em O que é um propulsor Hall e por que ele empurra tão fraco.
Como saber se uma coisa é plasma
Três perguntas resolvem quase todos os casos. A matéria está na forma de gás? Esse gás teve elétrons arrancados dos átomos, ou seja, está ionizado? E o conjunto responde a campos elétricos e magnéticos?
Se as três respostas forem sim, é plasma. Chama de vela comum, por exemplo, fica numa zona cinzenta: é quente e tem alguma ionização, mas muito pouca, e por isso não se comporta como plasma de verdade. Já o arco de uma solda elétrica, esse não deixa dúvida.
Um último detalhe que ajuda a fixar: plasma não precisa ser quente no sentido do dia a dia. O que ele precisa é ter os elétrons separados dos átomos. Existe plasma muito rarefeito e muito frio no espaço entre as estrelas, e existe plasma a milhões de graus na coroa solar. O que define o estado é a separação das cargas, não o termômetro.
