Экзотическая форма воды: загадка магнитных полей Урана и Нептуна раскрыта

Ученые из Сколковского института науки и технологий (Сколтех) и Нанькайского университета сделали прорыв в понимании экзотической формы воды, известной как акводий. Исследование, опубликованное в научном журнале Physical Review B (PRB), предполагает, что акводий может существовать внутри ледяных гигантов Урана и Нептуна, что может объяснить необычные магнитные поля этих планет.

Акводий - это молекула воды с двумя дополнительными протонами, что приводит к образованию двойного положительного заряда, превращая молекулу в катион. Его формула выглядит как H4O2+.

Магнитосферы Урана и Нептуна отличаются от других планет своей необычной формой - они не совпадают с направлением планет и смещены относительно их физических центров. По словам авторов исследования, странный магнетизм ледяных гигантов могла бы объяснить ионная проводимость акводия.

«Мы думаем, что на Уране сами ионы водорода, являются свободными носителями заряда. Необязательно в виде отдельных ионов H+, но, возможно, в форме гидроксония H3O+, аммония NH4+ и ряда других ионов. Наше исследование добавляет еще одну возможность - ион H4O2+, который чрезвычайно интересен с химической точки зрения», - объяснил соавтор статьи, профессор Сколтеха Артем Оганов.

Команда использовала передовые вычислительные инструменты, чтобы предсказать, что происходит с водой и другими элементами в экстремальных условиях. Результат: при давлении около 1,5 млн атмосфер и температуре около 3000 °C в моделировании появляются хорошо разделенные ионы акводия.

Это примерно соответствует условиям на Уране и Нептуне, где очень глубокий океан с жидкой водой создает чрезвычайно высокое давление и также можно ожидать некоторого количества кислот. Если это так, ионы акводия будут формироваться и, участвуя в циркуляции океана, будут вносить вклад в магнитные поля и другие свойства этих планет способами, отличными от других ионов.