Горещият „черен лед“, намиращ се дълбоко в ядрата на ледените гиганти, вероятно е ключът към необичайните магнитни полета на Уран и Нептун, съобщава изданието ScienceAlert, позовавайки се на ново изследване, публикувано в списание Nature Communications.
Екстремни условия и непозната форма на водата
Вътре в ядрата на ледените гигантски планети налягането и температурите са толкова екстремни, че водата преминава в състояние, невъзможно за естествено наблюдение на Земята. Това състояние е известно като суперионна вода – горещ, изключително плътен „лед“ с тъмен, почти черен вид.
В него кислородните атоми образуват кристална решетка, докато йоните на водорода се движат свободно, което позволява на материала да провежда електрически ток. Именно това свойство го прави особено важен за разбирането на планетарните магнитни полета.
Хаотична структура вместо идеална решетка
Новото изследване, проведено от учени от Националната ускорителна лаборатория SLAC в САЩ, показва, че структурата на суперионната вода е много по-хаотична, отколкото се смяташе досега. Това откритие може да обясни защо магнитните полета на Уран и Нептун са толкова необичайни.
По-ранни теоретични модели предполагаха, че кислородните атоми са подредени в стабилна кубична решетка. Макар това да е логично от гледна точка на физиката на твърдото тяло, моделът не съответстваше на реалните наблюдения.
Данните от „Вояджър 2“ и голямото противоречие
Още през 80-те години космическият апарат Вояджър 2 регистрира магнитни полета на Уран и Нептун, които са силно изместени спрямо оста на въртене и се отличават с висока нехомогенност – нещо нетипично за планети от такъв мащаб.
Как учените възпроизвеждат ядрата на планетите
За да проверят противоречията, изследователите са възпроизвели екстремните условия в лаборатория. Проба вода е била компресирана между диамантени наковални до налягане около 1,8 милиона атмосфери и нагрята с лазери до приблизително 2500 келвина.
В рамките на фемтосекунди веществото е било облъчено с рентгенови импулси, което е позволило да се фиксира положението на атомите непосредствено преди разрушаването на структурата.
Изненадващият резултат: смес от структури
Вместо една ясно дефинирана решетка, учените са открили смес от различни кристални структури, които могат да съществуват едновременно и да се припокриват. Преходите между тях са били размити и динамични.
Според авторите именно тази сложна и нестабилна вътрешна организация води до образуването на променливи електрически токове, които от своя страна създават странните магнитни полета на ледените гиганти.
Значение за екзопланетите и Вселената
Макар лабораторните експерименти да са били краткотрайни и да не възпроизвеждат напълно реалните планетарни условия, резултатите дават ценна информация за физиката на ледените гиганти.
Тъй като планети от този тип са изключително разпространени сред известните екзопланети, учените предполагат, че суперионната вода може да се окаже една от най-често срещаните форми на вода във Вселената.
