«Черный лед» под давлением: что скрывает ядро Нептуна

Ученые, работающие в Национальной ускорительной лаборатории SLAC, совместно с исследователями из Сорбонны, пришли к выводу, что необычные магнитные поля Нептуна связаны с существованием в его недрах особой формы воды — так называемого «черного льда». Речь идет не о холодном веществе, а о крайне горячей и плотной фазе, которая формируется при колоссальном давлении и температуре. Об этом сообщается в научной работе, опубликованной в журнале Nature Communications.

Внутри ледяных гигантов условия далеки от всего, что известно на Земле. При миллионах атмосфер давления и тысячах градусов тепла вода перестает быть привычной жидкостью или льдом и переходит в суперионное состояние. В такой фазе атомы кислорода выстраиваются в твердую кристаллическую решетку, а водород свободно «скользит» между ними, обеспечивая высокую электропроводность. Именно это свойство, по мнению ученых, играет ключевую роль в формировании нестабильных магнитных полей планеты.

Чтобы проверить гипотезу, исследователи воссоздали экстремальные условия недр Нептуна в лаборатории. Образцы воды сжимали с помощью алмазных наковален до давления около 1,8 миллиона атмосфер, после чего нагревали импульсным лазером до температуры порядка 2500 Кельвинов. Структуру вещества фиксировали с помощью рентгеновского излучения, отслеживая, как меняется кристаллическая решетка при росте давления.

Полученные данные оказались неожиданными. Вместо четкой и однородной структуры суперионная вода продемонстрировала сложную картину с размытыми и перекрывающимися кристаллическими формами. Это ставит под сомнение прежние модели, предполагавшие резкие и однозначные переходы между фазами, и указывает на куда более хаотичное поведение вещества в недрах планет.

По мнению авторов исследования, именно такая «неустойчивая» структура суперионного льда способна объяснить странную конфигурацию магнитных полей Нептуна и Урана, впервые зафиксированную еще аппаратом «Вояджер-2». Хотя на Земле подобный лед не встречается, внутри ледяных гигантов он может быть одной из самых распространенных форм воды во Вселенной — и ключом к пониманию их внутреннего устройства.

Еще больше новостей — у Пятого канала в мессенджере MAX.