Учёные обнаружили новую форму льда в условиях ледяных гигантов

Внутри ледяных гигантов Нептуна и Урана лёд существует в совершенно иных состояниях, чем на Земле. Учёные не могут добраться до этого льда напрямую, поэтому они воссоздают эти условия в лабораториях, чтобы понять, какую форму он принимает и как себя ведёт.

Как проводили эксперимент

Исследователи поместили крошечные образцы льда между двумя сверхтвёрдыми алмазами в устройстве, называемом алмазной наковальней. Затем они нагревали лёд лазерами до температуры свыше 1800 Кельвина и подвергали его давлению, достигающему 230 гигапаскалей — более чем в 2 миллиона раз превышающему атмосферное давление Земли.

Открытие необычного льда

При таких условиях лёд переходит в экзотическое состояние, известное как суперионный лёд. В этой фазе атомы кислорода образуют твёрдую решётку, а ядра водорода свободно движутся сквозь неё, как жидкость, что позволяет льду проводить электричество.

Используя рентгеновскую дифракцию на Европейском синхротроне, учёные обнаружили, что атомы кислорода образовали гексагональную плотноупакованную структуру (hcp). При давлении выше 200 гигапаскалей и температуре около 1800 Кельвина эта форма стала доминирующей фазой суперионного льда, вытеснив кубическую структуру (fcc), которая была известна ранее.

Значение для понимания планет

Открытие имеет важное значение для моделирования внутреннего строения ледяных гигантов. Предполагается, что суперионный лёд играет роль в формировании необычных магнитных полей Урана и Нептуна. Поскольку гексагональная форма может обладать иными электрическими и механическими свойствами, чем кубическая, это открытие может изменить представления учёных о внутреннем устройстве этих планет.

Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters. Авторы отмечают, что переход между кубической и гексагональной фазами суперионного льда может иметь важные последствия для планетарных моделей Урана и Нептуна.

Это данные исследования, а не медицинский совет.