Notranjost ledenih velikanov, kot sta Uran in Neptun, bi lahko skrivala povsem neznano obliko snovi. Na to kaže nova raziskava, ki sta jo pripravila znanstvenika Conga Liu in Ronald Cohen iz Carnegie Institution for Science.
Njuna analiza, objavljena v reviji Nature Communications, temelji na računalniških simulacijah ekstremnih razmer, kakršne vladajo globoko v teh planetih.
Kaj se skriva pod površjem ledenih velikanov
Znanstveniki že dolgo vedo, da notranjost Urana in Neptuna ni homogena. Meritve kažejo, da se med zunanjimi plinskimi plastmi in kamnitim jedrom nahajajo območja tako imenovanih “vročih ledov”.
Gre za mešanice vode, metana in amoniaka, ki se pod izjemnim tlakom in temperaturo obnašajo povsem drugače kot na Zemlji. Prav v teh razmerah lahko nastajajo eksotične faze snovi.
Raziskava Carnegie Institution for Science kaže, da bi se v teh pogojih lahko pojavil poseben tip superionskega stanja ogljikovega hidrida.
Nenavadno gibanje atomov
Pri simulacijah sta raziskovalca uporabila napredne kvantnofizikalne modele in strojno učenje. Preučevala sta obnašanje metana pri tlakih do več milijonov atmosfer in temperaturah več tisoč stopinj.
Rezultat je nepričakovan: atomi ogljika tvorijo stabilno strukturo, medtem ko se vodik ne giblje prosto v vseh smereh, ampak po natančno določenih spiralnih poteh.
“Ta na novo napovedana faza je presenetljiva, ker gibanje atomov ni tridimenzionalno,” pojasnjuje Cohen. “Vodik se giblje po jasno definiranih poteh znotraj ogljikove mreže.”
Takšno stanje imenujejo kvazi-enodimenzionalno superionsko stanje – vmesno obliko med trdnim in tekočim.
Zakaj je to pomembno
Takšna struktura bi lahko imela neposreden vpliv na delovanje planetov.
Način, kako se toplota in elektrika prenašata skozi notranjost, vpliva na dinamiko planeta in tudi na nastanek magnetnih polj. Prav Uran in Neptun imata magnetna polja, ki jih znanstveniki še vedno ne razumejo v celoti.
“Ogljik in vodik sta med najpogostejšimi elementi v planetarnih materialih, vendar njuno vedenje v ekstremnih pogojih še ni povsem razumljeno,” dodaja Liu.
Širši pomen odkritja
Raziskava presega okvir planetarne znanosti.
Razumevanje takšnih nenavadnih stanj snovi bi lahko vplivalo tudi na razvoj novih materialov in tehnologij. Čeprav gre za razmere, ki jih na Zemlji ni mogoče enostavno poustvariti, lahko teoretični modeli pomagajo odkriti nove fizikalne zakonitosti.
Ob tem znanstveniki opozarjajo, da število odkritih eksoplanetov še naprej hitro raste, kar pomeni, da postaja razumevanje notranjih procesov planetov vse pomembnejše tudi pri iskanju pogojev za življenje drugod v vesolju.
