В глубинах Урана и Нептуна предсказана новая форма материи

Исследователи из Института Карнеги с помощью компьютерного моделирования воссоздали экстремальные условия в недрах Урана и Нептуна. При давлении в миллионы раз выше земного и температурах в тысячи градусов углерод и водород образуют необычную структуру, где атомы водорода движутся по спирали внутри углеродного каркаса.

Это состояние вещества получило название квазиодномерного суперионного. Материал одновременно проявляет свойства твёрдого тела и жидкости.

Моделирование показало, что атомы углерода формируют упорядоченный гексагональный каркас. Водород же не зафиксирован, а движется по спиралевидным траекториям внутри этого каркаса.

Как пояснил один из авторов исследования Рональд Коэн, движение водорода не является полностью трёхмерным. Оно ограничено чёткими спиральными путями, что делает эту фазу уникальной.

Открытие может объяснить загадочные магнитные поля Урана и Нептуна. В отличие от Земли или Юпитера, поля этих планет сильно смещены относительно их осей вращения.

Направленное движение заряженных частиц водорода способно генерировать несимметричные магнитные поля. Это также влияет на перенос тепла и электричества в глубинах планет.

Результаты исследования выходят далеко за рамки планетологии. Учёные получили новые данные о том, как простейшие элементы (углерод и водород) в экстремальных условиях самоорганизуются в сложные структуры.

В будущем это может дать импульс развитию материаловедения и инженерии. Понимание направленного поведения материи под высоким давлением откроет путь к созданию новых материалов с заданными свойствами.