Kako ledeni planeti održavaju svoja magnetska polja?
Sloj "vrućeg", električno vodljivog leda mogao bi biti odgovoran za generiranje magnetskih polja ledenih divovskih planeta poput Urana i Neptuna. Novi radovi otkrivaju uvjete pod kojima nastaju dva takva superionska leda.
Kako sva školska djeca uče, molekule vode sastoje se od dva atoma vodika i jednog atoma kisika - H20. Promjenom uvjeta u kojima postoji voda utječe se na organizaciju i svojstva tih molekula. To možemo vidjeti u svakodnevnom životu kada se tekuća voda skuha i postane para ili kad se smrzne i pretvori u led.
Molekule koje se sastoje od običnog leda koje biste mogli pronaći u čaši za piće ili na cesti po zimi raspoređene su u kristalnu rešetku koju drže vodikove veze između atoma vodika i kisika. Vodikove veze vrlo su svestrane. To znači da led može postojati u zapanjujućoj raznolikosti različitih struktura - najmanje 18 poznatih oblika - koje nastaju pod sve ekstremnijim uvjetima okoliša.
Posebno je zanimljiv takozvani superionski led, formiran pri vrlo visokim tlakovima i temperaturama, u kojem se tradicionalne veze molekula vode pomiču, dopuštajući molekulama vodika da slobodno plutaju u rešetki kisika. Ta pokretljivost čini led sposobnim provoditi električnu energiju gotovo jednako dobro kao i metalni materijal.
Promatranja vrućeg superionskog leda stvorenog u laboratoriju dovela su do kontradiktornih rezultata i došlo je do velikog neslaganja oko točnih uvjeta pod kojima se pojavljuju nova svojstva.
"Dakle, naš istraživački tim, predvođen Vitalijem Prakapenkom sa Sveučilišta u Chicagu, odlučio je koristiti više spektroskopskih alata za mapiranje promjena u strukturi i svojstvima leda u uvjetima koji se kreću do 1,5 milijuna puta normalnog atmosferskog tlaka i oko 11.200 stupnjeva Fahrenheita", objasnio je Alexander Goncharov.
Time su znanstvenici uspjeli odrediti nastanak dva oblika superionskog leda, od kojih jedan sugerira da bi se mogao naći u unutrašnjosti ledenih divovskih planeta Urana i Neptuna.
"Kako bismo ispitali strukturu ovog jedinstvenog stanja tvari u vrlo ekstremnim uvjetima - zagrijanim laserom i komprimiranim između dva dijamanta - upotrijebili smo sjajni visokoenergetski sinkrotronski rendgenski snop naprednog izvora fotona koji je bio fokusiran na oko 3 mikrometra, 30 puta manje od jedne ljudske dlake", rekli su znanstvenici. "Ovi su eksperimenti toliko izazovni da smo morali provesti nekoliko tisuća njih tijekom desetljeća kako bismo dobili dovoljno visokokvalitetnih podataka za rješavanje dugogodišnje misterije ponašanja leda pod visokim tlakom i visokim temperaturama u uvjetima važnim za divovski planet interijera."
"Simulacije su pokazale da se magnetska polja ova dva planeta stvaraju u tankim, fluidnim slojevima koji se nalaze na relativno malim dubinama", dodao je Goncharov. "Vodljivost superionskog leda mogla bi postići ovu vrstu generiranja polja, a jedna od dvije strukture za koje smo otkrili da bi mogla postojati pod uvjetima koji se nalaze u ovim zonama koje stvaraju magnetsko polje."
Izvor: Nature Physics