Магнитные поля ледяных гигантов Солнечной системы выглядят так, будто кто-то прикреплял их полюса в полной темноте и сильно промахнулся мимо центра. Кажется, ученые наконец-то нашли виновника этой аномалии.
Глубоко в недрах Урана и Нептуна углерод и водород могут находиться в крайне экзотическом, «квазиодномерном суперионном» состоянии. В нем водород не просто хаотично плавает внутри кристаллической решетки, а течет строго по заданным спиральным маршрутам.
Поскольку пробурить скважину до ядра Урана пока не представляется возможным, исследователи Конг Лиу и Рональд Коэн обратились к сверхточным компьютерным симуляциям. Используя высокопроизводительные вычисления, алгоритмы машинного обучения и законы квантовой механики, они смоделировали поведение гидрида углерода (CH) в поистине адских условиях.
Модель воссоздала среду, где давление превышает земное атмосферное в 5–30 миллионов раз (500–3000 гигапаскалей), а температура достигает 4000–6000 кельвинов. В таких обстоятельствах привычные нам законы химии сдаются, и вещество переходит в суперионное состояние.
Суперионные материалы — это странная форма материи, представляющая собой нечто среднее между твердым телом и жидкостью. В них одни атомы намертво фиксируются в кристаллической решетке, а другие срываются с мест и свободно текут сквозь нее, словно вода сквозь губку.
Ранее физики уже доказывали, что в недрах ледяных гигантов может существовать суперионная вода: там кислород образует жесткий каркас, а водород хаотично снует во всех трех измерениях, проводя электрический ток. Однако углерод с водородом повели себя куда интереснее.
Выяснилось, что атомы углерода выстраиваются в строгую гексагональную (шестиугольную) структуру. А вот водород течет не куда попало, а исключительно по спиральным (геликоидальным) путям, встроенным внутрь этого углеродного остова. Такое направленное движение авторы назвали квазиодномерным суперионным состоянием.
Открытие Лиу и Коэна изящно решает давнюю головную боль планетологов. Дело в том, что магнитные оси Урана и Нептуна отклонены от их осей вращения на невероятные 60 и 47 градусов соответственно. Более того, эти магнитные поля сильно смещены относительно физических центров планет.
Классическое объяснение с огромным однородным «бушующим океаном» из горячей проводящей материи всегда буксовало на этом месте — оно не могло объяснить такую сильную асимметрию. Зато если электрические токи в недрах планеты текут не хаотично, а по строгим, геометрически заданным одномерным спиралям, это идеально объясняет, откуда берутся такие кривые, «скошенные» и нецентрированные магнитные поля.
Пока что это лишь виртуозно просчитанная квантовая математика, а не прямые наблюдения. Физических зондов, способных нырнуть сквозь толщу ледяных гигантов и выжить, у человечества нет и предвидится не скоро.
Однако это исследование не только объясняет странности наших локальных соседей. На сегодняшний день астрономы открыли более 6000 экзопланет. Понимание того, какие сверхпроводящие спирали могут крутиться в их недрах, делает нас на шаг ближе к разгадке внутреннего устройства тысяч миров за пределами нашей Солнечной системы.
Оригинальное исследование: Nature Communications (2026) — Prediction of thermally driven quasi-1D superionic states in carbon hydride under giant planetary conditions (Cong Liu, Ronald Cohen).
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
Читайте также: Разгадка ледяной тайны рождения Нептуна и других объектов за его пределами
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.