Ядрата на планетите Нептун и Уран може да се окажат суперйонни, казват учени

В ядрата на ледени гиганти като Уран и Нептун може да съществува неизвестно досега състояние на веществата, съобщи електронното издание „Юрикалърт“, като се позова на резултатите от симулационни компютърни модели на учени от Изследователския институт „Карнеги“ във Вашингтон.
Според данните при екстремни температури и налягане, наблюдавани дълбоко в недрата им от външната част на Слънчевата система, съществува т.нар. квази-едноизмерно суперйонно състояние на въглероден хидрид. Наблюденията на изследователите Цун Лю и Роналд Коен са публикувани в изданието „Нейчър къмюникейшънс“.
Открити са повече от 6000 екзопланети. С нарастването на броя им астрономи, планетарни учени и изследователи, занимаващи се със Земята, преминават границите между дисциплините – комбинирайки наблюдения, експерименти и теория, за да определят и проучат факторите, като помагат да бъдат разбрани динамичните процеси, които ги формират, включително образуването на магнитни полета.
В резултат на това се повишава интересът към изучаването на процесите, протичащи дълбоко под повърхността на планетите и луните в нашата Слънчева система. Това може да допринесе за по-доброто разбиране на планетарната динамика и дори на възможностите за обитаемост на планети в по-отдалечени части на Вселената, казват учените.
Измерванията на плътността на Уран и Нептун показват, че недрата им съдържат междинни пластове от неконвенционални „горещи ледове“, които се намират под обвивките от водород и хелий и над скалистите им ядра. Смята се, че тези пластове са съставени от вода, метан и амоняк, но поради екстремните условия вероятно са възникнали непознати процеси.
Физичните процеси в тези зони с високо налягане и висока температура могат да доведат до възникването на необичайни състояния на материята. Затова теоретици и експериментатори се опитват да възпроизведат това, което би могло да се открие там, се казва в публикацията.
Използвайки високопроизводителни изчислителни системи и машинно обучение, Лю и Коен правят фундаментални квантовофизични симулации на въглероден хидрид в условия на налягане, вариращо от почти 5 милиона до почти 30 милиона пъти атмосферното налягане и при температури между 3740 и 5710 градуса по Целзий.
Апаратите им прогнозират появата на подредена шестоъгълна структура, в която водородните атоми се движат по спираловидни траектории, създавайки квази-едноизмерно суперйонно състояние.
Суперйонните материали се намират между твърдите и течните състояния – определени атоми остават подредени в кристална решетка, а други са подвижни.
„Тази нова фаза на въглерод–водород е особено впечатляваща, защото движението на атомите не е изцяло триизмерно“, обяснява Коен, цитиран в съобщението. „Вместо това водородът се движи предимно по ясно определени спираловидни траектории, вградени в подредена въглеродна структура.“
Тази посока на движението има важни последствия за начина, по който топлината и електричеството се движат през вътрешността на планетите. Подобно поведение би могло да повлияе на преразпределението на енергията във вътрешността, на електропроводимостта и вероятно на интерпретацията на образуването на магнитно поле в ледените гиганти, е мнението на експертите.
Техните открития разширяват и разбирането за поведението на прости съединения при екстремни условия. „Въглеродът и водородът са сред най-разпространените елементи в планетарните материали, но тяхното съвместно поведение при условията, характерни за планетите гиганти, все още не е напълно разбрано“, отбелязва Лю.