Природа крижаних планет-гігантів Урана та Нептуна: вчені зробили проривне відкриття (фото)

Природа крижаних планет-гігантів Урана та Нептуна: вчені зробили проривне відкриття (фото)

Зображення Урана Фото: NASA, ESA, CSA, STScI

Виявлений іон утворюється в екстремальних умовах.

Вчені виявили потенційне існування нової молекули, пов’язаної з водою. Цей іон, названий "акводієм", може утворюватися в екстремальних умовах і здатний пояснити деякі дивацтва крижаних планет-гігантів нашої Сонячної системи.

Про це йдеться у дослідженні,що опубліковано в newatlas.

"З перших уроків науки в школі ми знаємо, що хімічна формула води — H2O, тобто вона складається з двох атомів водню, пов’язаних з атомом кисню. Це вірно для переважної більшості часу, але, звичайно, це не завжди так просто: приблизно в 1 з 500 мільйонів молекул води протони можуть рухатися між атомами, створюючи відповідні іони гідроксиду (OH-) і гідроній (H3O+)", — починають пояснення вчені.

Схеми будови молекул води, гідроній і аквадіум Фото: Skoltech

Нове дослідження вчених виявило досі невідомий тип водних іонів, який може утворюватися в екстремальних умовах.

"Деякі атоми мають чотири слоти для з'єднання з іншими атомами або іонами. У випадку кисню два з цих слотів доступні для атомів, наприклад, водню. Так утворюється стандартна молекула води. Два інших слоти зайняті електронними парами, які не можуть утворювати зв'язки з атомами, але можуть ловити вільні протони. Якщо додати сюди ще один, то вийде гідроксоній. Останній слот зазвичай залишається вільним. У ході дослідження вчені вирішили з'ясувати, чи це завжди так", — пояснюють дослідники.

Вони задалися питанням: чи можна додати ще один протон до іону гідроксонію, щоб заповнити частину, що бракує?

Їхні розрахунки виявили дві речі, що можуть призвести "до того, що це станеться".

"По-перше, дуже високий тиск змушує матерію зменшувати свій обсяг, і поділ раніше невикористаної електронної пари кисню з іоном водню (протоном) є витонченим способом зробити це: як ковалентний зв'язок з воднем, за винятком того, що обидва електрони в парі починають рухатися від кисню. По-друге, вам потрібно багато доступних протонів, а це означає кисле середовище, тому що саме це роблять кислоти — вони віддають протони", — заявив автор дослідження Сяо Донг.

Вчені використали розширене моделювання та перевірили, чи може таке статися з плавиковою кислотою та водою в екстремальних умовах. З'ясувалося, що при тиску близько 1,5 мільйонів атмосфер і температурі близько 3000 градусів Цельсія почали з'являтися нові іони. Їх назвали акводієм, з хімічною формулою H4O2+.

І ця форма води може пояснити деякі дивацтва крижаних гігантів Сонячної системи. Уран і Нептун відрізняються дивними магнітними полями, які не збігаються з обертанням планет чи його фізичними центрами. За генерацію цих магнітних полів може бути відповідальний акводій. При цьому температура і тиск усередині цих планет аналогічні тим, які використовували вчені у своєму моделюванні.

Нагадаємо, вчені відповіли, чи справді сонячна радіація спалює атмосферу. Адже є багато гіпотез на тлі того явища, що потік енергії від Сонця не є стабільним, а завжди змінюється. 

Читайте також:

Підписуйтесь на наші канали у Telegram та Viber.

Повʼязані теми:

Наступна публікація