Simulacija u Nature Communications predlaže da vodonik i ugljenik u jezgrima Neptuna i Urana mogu formirati isprepletene helikse u kvazijednodimenzionalnom superionskom stanju. Takve strukture bi mogle imati anizotropnu provodljivost energije, što znači da energija teče efikasnije u određenom pravcu. Ova svojstva potencijalno objašnjavaju neobične karakteristike magnetskih polja i aurora na ledenim divovima. Međutim, zaključci su zasnovani na simulacijama i zahtevaju direktna opažanja za potvrdu.
Ledeni divovi mogu skrivati novo stanje vodonika: isprepletene helikse u jezgrima Neptuna i Urana
(Credit: Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images)
Nova simulacija objavljena u Nature Communications sugeriše da jednostavni elementi poput vodonika i ugljenika, izloženi ekstremnim pritiscima i temperaturama u jezgrima Neptuna i Urana, mogu formirati neočekivane spiralne strukture koje utiču na provodljivost energije unutar planete.
Šta su istraživači pronašli?
Autori rada predlažu postojanje para međusobno isprepletenih heliksa — jedan sastavljen od atoma vodonika, drugi od atoma ugljenika. Tu strukturu nazivaju kvazijednodimenzionalnim superionskim stanjem. "Kvazijednodimenzionalno" označava da se struktura ponaša skoro kao jednadimenzionalni objekat, dok "superionsko" znači da su teži atomi (ugljenik) statični u rešetki, a lakši (vodonik) mogu da se kreću kao tečnost kroz tu rešetku.
hydrogen helix quasi-1d image
Zašto je to važno?
Prelazak u takvo stanje može dovesti do anizotropne provodljivosti energije — odnosno protok elektrona ili toplote koji je efikasniji u jednom pravcu nego u drugom. Takva usmerenost toka energije u unutrašnjosti planete ima potencijal da utiče na dinamiku magnetskog polja, što može doprineti objašnjenju neobičnih karakteristika magnetosfera Neptuna i Urana i intenzivnih aurora zabeleženih na Uranusu.
Pod uslovima u jezgrima ledenih divova očekivani pritisci dostižu red veličine hiljada gigapaskala, a temperature su takođe reda veličine hiljada stepeni — uslovi u kojima obični atomi mogu poprimiti neobične konfiguracije.
uranus magnetic field NASA
Ilustracija uz studiju: ugljenik je označen žutom, vodonik plavom. Credit: Cong Liu
Ograničenja i dalji koraci
Treba naglasiti da su rezultati zasnovani na naprednim simulacijama koje kombinuju metode mašinskog učenja i kvantne proračune interakcija atoma. To je snažan dokazni korak, ali konačna potvrda zahteva eksperimentalne podatke ili merenja direktnih opažanja. S obzirom na aktuelne prioritete svemirskih agencija poput NASA-e, vraćanje sonde do Urana ili Neptuna može potrajati, pa će potvrda ovih predviđanja verovatno doći sporije.
Bez obzira na to, rad otvara novu perspektivu na to kako jednostavni elementi formiraju kompleksna stanja materije pod ekstremnim uslovima i kako ta stanja utiču na makroskopske pojave poput magnetskih polja i aurora.
Pomozite nam da budemo bolji.
