Исследование, проведенное специалистами Национальной ускорительной лаборатории SLAC совместно с учеными из Сорбонны, пролило свет на происхождение уникальных магнитных полей Нептуна. Установлено, что эти поля обусловлены наличием скопления льда в ядре планеты. Однако этот лед далек от привычного нам: он имеет черный цвет и обладает высокой температурой.
В глубинах газовых гигантов царят экстремальные условия – колоссальное давление и температура. В таких условиях вода приобретает состояние, абсолютно отличное от всего, что встречается на Земле. Речь идет о так называемой суперионной воде.
Эта субстанция внешне напоминает твердое тело. Ее структура состоит из кристаллической решетки, образованной атомами кислорода, в то время как атомы водорода свободно перемещаются, обеспечивая электропроводность. Для детального изучения свойств суперионной воды ученые воссоздали ее в лабораторных условиях.
Для создания необходимых условий были использованы две алмазные наковальни. Между ними поместили образец воды, на который воздействовали давлением, достигающим 1,8 миллиона атмосфер. Затем, используя импульсное лазерное излучение, образец нагрели до температуры около 2500 градусов по Кельвину, после чего провели рентгеновское облучение.
Полученные результаты опровергли прежние представления о структуре суперионной воды. Выяснилось, что ее решетка представляла собой нечеткую, размытую структуру. С увеличением давления наблюдалось появление накладывающихся друг на друга решеток, что противоречило ранее существовавшим теориям о четкой границе перехода между различными решетчатыми структурами.
Исследователи пришли к выводу, что сложная природа суперионной воды может объяснять нестабильность магнитных полей Нептуна и Урана, зафиксированных космическим аппаратом “Вояджер-2”. Хотя подобный вид льда не встречается на Земле, его образование в недрах ледяных гигантов предполагает, что он может являться наиболее распространенной формой воды в масштабах галактики.
Результаты работы опубликованы в журнале Nature Communications.
Изображение: визуализация, демонстрирующая кристаллическую структуру суперионной воды и ее расположение внутри ледяных гигантов. (SLAC) / sciencealert.com
