Международен екип от учени от Университета ИТМО, Китай и САЩ прогнозира съществуването на суперионна вода и нов вид лед в ядрата на Уран и Нептун.

Това откритие разкрива нови възможности за изучаване на процесите, протичащи във вътрешността на ледените гиганти.

Изследването, публикувано в Nature Physics, хвърля светлина върху дългогодишните загадки около строежа на тези далечни планети.

Дълго време се смяташе, че Уран и Нептун са водни светове, съставени от втвърдени слоеве вода и други леки елементи.

Благодарение на съвременните експерименти учените могат да изследват структурата им в много по-големи детайли.

Суперионно вещество в ледените гиганти

Изследователи от института „Карнеги“ в САЩ са открили потенциална нова форма на материята във вътрешността на Уран и Нептун.

Чрез компютърни симулации те пресъздават екстремните условия в недрата на планетите – налягане между 500 и 3000 гигапаскала (5 до 30 милиона пъти по-високо от земното) и температури от 4000 до 6000 келвина (3726–5726 °C).

В центъра на вниманието им е въглеродният хидрид.

Моделирането разкрива необичайна структура. Въглеродните атоми образуват подредена шестоъгълна решетка, докато водородните атоми се движат в нея по спираловидни траектории.

Това създава квази-едноизмерно суперионно състояние, при което материалът се държи едновременно като твърдо тяло и като течност.

Тази новооткрита въглеродно-водородна фаза е особено забележителна, тъй като движението на атомите не е напълно триизмерно.

Вместо това водородът се движи предимно по ясно определени спирални пътеки в подредената въглеродна структура.

Последици от откритието

Това откритие може да помогне за обяснението на особеностите на магнитните полета на Уран и Нептун, които се различават значително от тези на другите планети в Слънчевата система.

Смята се, че насоченото движение на водородните атоми може да повлияе на преноса на топлина и електричество в дълбините на планетите.

Резултатите от изследването обаче надхвърлят рамките на планетологията.

Те показват как прости елементи като въглерод и водород могат да образуват сложни и организирани структури при екстремни условия.

Това може да даде тласък на развитието в материалознанието и инженерството, предоставяйки на учените нови идеи за насоченото поведение на материята.