Ученые из Национальной ускорительной лаборатории SLAC и Сорбонны представили новые данные о природе необычных магнитных полей Нептуна. Как показало исследование, их происхождение связано с особыми свойствами вещества в недрах планеты — так называемой суперионной водой, которая образует скопления льда в центральных областях ледяного гиганта. Этот лед принципиально отличается от привычного земного: он непрозрачный, имеет темный цвет и существует при очень высоких температурах.
Внутри планет-гигантов давление и температура достигают экстремальных значений, при которых вода переходит в редкую фазу. В состоянии суперионной воды атомы кислорода формируют жесткую кристаллическую решетку, тогда как атомы водорода остаются подвижными и способны проводить электрический ток. Именно эта особенность, как считают исследователи, может играть ключевую роль в формировании нестабильных магнитных полей Нептуна и Урана.
Чтобы изучить свойства такой воды, ученые воссоздали необходимые условия в лаборатории. Для этого они использовали две алмазные наковальни, между которыми поместили образец воды и сжали его до давления около 1,8 миллиона атмосфер. Затем вещество нагрели импульсным лазером до температуры порядка 2500 градусов Кельвина и подвергли рентгеновскому излучению для анализа структуры.
Эксперимент показал, что представления о внутреннем строении суперионной воды были неполными. Вместо четкой и однородной кристаллической решетки ученые обнаружили сложную систему размытых и частично перекрывающихся структур, которые меняются по мере роста давления. Это противоречит ранее принятой модели, предполагавшей резкий переход между различными типами решеток.
По мнению авторов работы, именно такая сложная структура суперионной воды может объяснять необычную форму и нестабильность магнитных полей, зафиксированных аппаратом «Вояджер-2» при пролете мимо Нептуна и Урана. Подобная фаза воды не встречается на Земле, однако, поскольку она формируется в недрах ледяных гигантов, ученые допускают, что суперионная вода может быть одним из самых распространенных состояний воды в галактике. Об этом сообщает Nature Communications.
