Странные магнитные поля Нептуна и Урана объяснили «невиданной» молекулой в их недрах
Магнитное поле Земли изучено отлично. С Юпитером и Сатурном тоже все более или менее понятно. А вот откуда взялись магнитные поля на ледяных гигантах — Уране и Нептуне — пока остается загадкой. Однако не исключено, что жить этой загадке осталось недолго: судя по всему, в глубине обеих этих планет заключены экзотические молекулы, трудновообразимые на Земле, но не в условиях гигантского замороженного мира. И стоят за этим открытием российские ученые из Сколковского института науки и технологий, вместе со своими коллегами из Нанькайского университета.
Для того чтобы появилось магнитное поле, нужен проводник. В случае Земли это — железо, из которого (в соединении с никелем) в значительной мере состоит наше ядро. У газовых гигантов это жидкий водород, который при колоссальных температуре и давлении сам начинает напоминать металл и проводить электричество. Но что порождает магнитные поля двух последних планет нашей Солнечной системы? И почему они настолько странные — не совпадают с осями вращения планет и берут свое начало явно не в их центрах?
Российские ученые предложили оригинальный и даже революционный взгляд на эту проблему: согласно их версии, существование магнитных полей у ледяных гигантов делает возможной экзотическая заряженная молекула — акводий или H4O2+. Это была бы обычная молекула воды (Н2О), если бы не прицепившиеся к ней два «лишних» протона. Но именно они и играют здесь ключевую роль.
В земных условиях такая молекула просто не может существовать стабильно, быстро превращаясь во что-то более привычное (например, метан). Но чудовищный мороз и адское давление могут неожиданным образом изменить свойства этого химического соединения, «законсервировав» его в таком неестественном состоянии. А два положительно заряженных протона сделают из него прекрасный переносчик электрического заряда — тот самый, роль которого в проводах в вашем доме играют свободные электроны.
В ходе тщательного моделирования российские исследователи и их китайские коллеги проверили данную гипотезу, рассмотрев самые разные варианты конфигурации акводия и его функциональных аналогов — гидроксония, аммония и т. д. И в конечном счете было доказано, что при высоком давлении (порядка 1,5 миллиона атмосфер), температуре (3 000°С) и в сильнокислой среде акводий отличается завидной стабильностью. Подобные же условия, как предполагается, как раз и существуют в недрах двух ледяных гигантов.
Как отметил профессор Сколтеха Артем Оганов, один из ведущих авторов работы: «В отличие от свободных электронов в недрах Юпитера, внутри Урана, как мы предполагаем, заряд переносят сами ионы водорода, то есть протоны — например, в виде гидроксония (H3O+), аммония (NH4+) и ряда других ионов. Наше исследование дополняет этот ряд ионом H4O2+, химия которого представляет большой интерес».
Впрочем, сама возможность существования такого механизма внутри Урана и Нептуна не является железобетонным основанием заключить, что именно так там все и устроено. Но пока что это самая правдоподобная из всех предложенных версий. А акводий вполне может участвовать не только в формировании магнитного поля, но и способствовать появлению других минералов, совершенно неизвестных и невозможных на Земле. Точку в вопросе смогут поставить лишь космические аппараты, которое человечество рано или поздно посадит на поверхность этих огромных и холодных миров.
Самое популярное
