Ученые из Университета Невады в Лас-Вегасе обнаружили, что под колоссальным давлением лед лишается своей привычной симметрии. Этот физический феномен, зафиксированный в ходе лабораторных испытаний, дает исследователям новые ключи к пониманию того, как устроены внутренние слои Урана и Нептуна. Подробности экспериментального открытия были представлены в научной публикации журнала Communications Chemistry.
Процесс исследования строился на использовании метода алмазных наковален. Специалисты поместили микроскопическую каплю воды между двумя алмазными инструментами, после чего начали планомерно наращивать нагрузку. В конечном итоге давление достигло отметки в 222 гигапаскаля, что в 2,2 миллиона раз превышает уровень атмосферного давления на поверхности нашей планеты.
В ходе эксперимента наблюдалась интересная динамика фазовых переходов. Сначала вода трансформировалась в лед X — состояние с чрезвычайно плотной и высокосимметричной кристаллической структурой. Первоначальная гипотеза исследователей заключалась в том, что дальнейшее сжатие приведет к еще большему упорядочиванию атомной сетки. Однако рентгеновский анализ продемонстрировал неожиданный сценарий: вместо усиления порядка кристаллическая решетка начала деформироваться, теряя свою симметрию. Хотя подобные процессы ранее описывались в рамках компьютерного моделирования, ученым впервые удалось зафиксировать их в реальности.
Данное открытие имеет фундаментальное значение для планетологии. Характер расположения атомов в ледяных массивах напрямую определяет плотность вещества, механизмы теплопередачи и электрические параметры среды. Эти факторы играют решающую роль в процессах, формирующих магнитные поля Урана и Нептуна.
Тем не менее исследователи призывают к осторожности в выводах. Лабораторная установка позволила воссоздать лишь экстремальное давление, но не смогла имитировать сверхвысокие температуры, характерные для недр планет-гигантов. В связи с этим ученые пока не могут со стопроцентной уверенностью заявлять, что обнаруженная структура льда действительно присутствует в недрах Урана и Нептуна. Также остается открытым вопрос: является ли этот тип льда совершенно новой фазой или это лишь глубокая перестройка уже известного состояния вещества.
Нептун по-прежнему входит в число самых загадочных объектов Солнечной системы. Ранее, в августе, благодаря данным телескопа «Джеймс Уэбб», астрономы смогли выявить признаки древней катастрофы, затронувшей кольца и спутники планеты. Ученые связывают эти события с моментом захвата Нептуном Тритона — его крупнейшего естественного спутника. Существует версия, что гравитационные возмущения со стороны Тритона спровоцировали серию столкновений между старыми спутниками, а нынешние объекты возникли из продуктов этих масштабных разрушений.
