Ученые из Института Карнеги (США) обнаружили потенциальную новую форму материи внутри ледяных гигантов — Урана и Нептуна. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Исследователи применили компьютерное моделирование, чтобы воссоздать экстремальные условия в недрах планет: давление от 500 до 3000 гигапаскалей (в 5−30 млн раз выше земного) и температуру от 4000 до 6000 Кельвинов (3726−5726 °C). В фокусе внимания оказался гидрид углерода.
Моделирование показало необычную структуру: атомы углерода формируют упорядоченный гексагональный каркас, а атомы водорода движутся внутри него по спиралевидным траекториям. Это создает квазиодномерное суперионное состояние — материал частично ведет себя как твердое тело, частично как жидкость.
Эта недавно предсказанная углеродно-водородная фаза особенно примечательна тем, что движение атомов не является полностью трехмерным. Вместо этого водород преимущественно движется по четко определенным спиральным траекториям внутри упорядоченной углеродной структуры
Открытие может помочь объяснить особенности магнитных полей Урана и Нептуна, которые заметно отличаются от полей других планет Солнечной системы. Направленное движение атомов водорода способно влиять на перенос тепла и электричества в глубинах планет.
Кроме того, результаты исследования выходят за рамки планетологии: они демонстрируют, как простые элементы (углерод и водород) в экстремальных условиях образуют сложные организованные структуры. Это может дать импульс развитию материаловедения и инженерии — ученые получат новые идеи о направленном поведении материи.
Ранее Наука Mail рассказывала, что два внешних кольца Урана имеют совершенно разное происхождение.
