В структуре ледяных гигантов должен быть мощный слой суперионной воды

Физики из Университета Ростока (Германия) и Национальной лаборатории Сандия (США) рассчитали, какую часть внутреннего объёма Урана и Нептуна может занимать необычная, суперионная вода.

Вода в таком состоянии должна наблюдаться при сверхвысоких значениях температуры и давления, когда ионы кислорода теряют подвижность и образуют некое подобие кристаллической решётки, а ионы водорода остаются подвижными. Проведённое в 1999 году моделирование показало, что переход к суперионному состоянию совершается после того, как давление преодолевает рубеж в 20 ГПа, а температура поднимается до 2 000 К. Пять лет назад сотрудники Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса выполнили эксперимент с использованием алмазной наковальни, в котором исследовались диапазоны 300–1 500 К и 5–56 ГПа. По данным опыта был сделан вывод о том, что «переходная» величина давления составляет, вероятно, не 20, а 47 ГПа.

Подобные условия устанавливаются во внутренней области Урана и Нептуна, и учёные довольно давно обсуждают вопрос о существовании суперионной воды в объёме ледяных гигантов. Авторы новой работы рассмотрели верхние пределы возможных значений температуры (до 6 000 К) и давления (около семи миллионов атмосфер) в недрах планет. В результате выяснилось, что слой суперионной воды может начинаться у каменистого ядра и заканчиваться примерно на середине пути к поверхности.

Эти расчёты хорошо согласуются с данными исследования физиков из Гарвардского университета, разработавших модель образования сложного магнитного поля Урана и Нептуна. Согласно ей, поле появляется в результате конвективных перемещений жидкости в относительно тонком внутреннем электропроводящем слое ионной воды (см. рис. выше), который может заканчиваться как раз на середине дистанции, отделяющей центр планет от поверхности.

Слой суперионной воды при этом не должен влиять на формирование магнитного поля. Следовательно, вещество в нём не перемешивается; по мнению учёных, суперионная вода может быть «прозрачна» для инфракрасного излучения, вследствие чего она и нагревается довольно равномерно.

Полная версия отчёта будет опубликована в журнале Icarus.

Категория: Новости науки и техники

Добавил: ingvarr

Дата публикации: 04.09.2010

Последнее редактирование: 28.05.2020

Просмотров: 874 | Рейтинг: 5.0/1

Всего комментариев: 0
Обсуждение материала:
Комментариев: 0
avatar