В недрах Урана и Нептуна может скрываться новая форма материи

Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Nature Communications, в глубоких недрах ледяных гигантов, таких как Уран и Нептун, может существовать ранее неизвестная форма материи. Учёные из Института Карнеги Конг Лю и Рональд Коэн с помощью компьютерного моделирования обнаружили, что гидрид углерода (CH) при экстремальном давлении и температуре может переходить в странное квазиодномерное суперионное состояние.

Считается, что под внешними атмосферами этих планет находятся слои «горячего льда», состоящие из воды, метана и аммиака. Моделирование условий от 500 до 3000 гигапаскаль (в миллионы раз выше земного давления) и температур от 4000 до 6000 Кельвинов показало необычную структуру: атомы углерода образуют упорядоченную гексагональную решётку, а атомы водорода движутся сквозь неё по спиралевидным траекториям.

Эта вновь предсказанная углеродно-водородная фаза особенно поразительна, потому что атомное движение не является полностью трёхмерным. Вместо этого водород движется предпочтительно вдоль чётко определённых спиральных путей, встроенных в упорядоченную углеродную структуру, — пояснил Рональд Коэн.

Такое направленное движение атомов водорода может влиять на перенос тепла и электричества в недрах планет, что, в свою очередь, важно для понимания генерации их необычных магнитных полей. Исследование показывает, как простейшие элементы под экстремальными условиями могут образовывать сложные организованные структуры, что важно не только для планетологии, но и для материаловедения.