冰巨星是如何維持磁場的

華盛頓特區(qū)——一層“熱的”導電冰可能是產(chǎn)生天王星和海王星等冰巨行星磁場的原因?？▋?nèi)基大學和芝加哥大學高級輻射源中心的新工作揭示了形成兩種這種超離子冰的條件。他們的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《自然物理學》上。

正如所有學童所學，水分子由兩個氫原子和一個氧原子——H20 組成。隨著水存在的條件發(fā)生變化，這些分子的組織和性質(zhì)會受到影響。當液態(tài)水被煮沸成蒸汽或凍結(jié)成冰時，我們可以在日常生活中看到這一點。

您可能會在冬天的水杯中或車道上找到構(gòu)成普通冰的分子，這些分子排列在晶格中，由氫原子和氧原子之間的氫鍵連接在一起。氫鍵用途廣泛。這意味著冰可以存在于不同結(jié)構(gòu)的驚人多樣性中——至少有 18 種已知形式——這些結(jié)構(gòu)出現(xiàn)在越來越極端的環(huán)境條件下。

特別令人感興趣的是所謂的超離子冰，它在非常高的壓力和溫度下形成，其中傳統(tǒng)的水分子鍵發(fā)生了變化，使氫分子在氧晶格中自由漂浮。這種流動性使冰能夠像金屬材料一樣導電。

對實驗室中產(chǎn)生的高溫超離子冰的觀察導致了相互矛盾的結(jié)果，并且對于新特性出現(xiàn)的確切條件存在很大分歧。

“因此，由芝加哥大學的 Vitali Prakapenka 領導的我們的研究團隊開始使用多種光譜工具來繪制在高達 150 萬倍正常大氣壓和約 11,200 華氏度的條件下冰結(jié)構(gòu)和特性的變化圖，”解釋說。卡內(nèi)基的亞歷山大·岡察洛夫。

通過這樣做，科學家們——還包括前卡內(nèi)基的 Nicholas Holtgrewe，現(xiàn)在在圣路易斯的食品和藥物管理局，以及前卡內(nèi)基的 Sergey Lobanov，現(xiàn)在在 GFZ 德國地球科學研究中心——能夠查明出現(xiàn)兩種形式的超離子冰，其中一種可以在冰巨行星天王星和海王星的內(nèi)部找到。

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