Новое исследование от команды включая Александра Гончарова Карнеги сосредотачивается на физике, лежащей в основе формирования типов льда, которые стабильны при парадоксально кажущихся условиях, вероятно, чтобы быть найденными в планетарных интерьерах. Их работа, изданная Слушаниями Национальной академии наук, могла бросить вызов текущим идеям о найденных внутренних ледяных планетарных телах физических свойств.Когда вода (H2O) замораживания в лед, молекулы связаны в прозрачной решетке, скрепляемой водородными связями.
Из-за многосторонности этих водородных связей, лед показывает поразительное разнообразие по крайней мере 16 различных прозрачных структур. Но большинство этих структур не могло существовать в интерьерах замороженных планет и лун.Под высоким давлением сжимается множество возможных ледяных структур, как пространство между его соединенными с водородом атомами кислорода делает, поскольку лед становится более плотным. Когда давление увеличено до больше, чем приблизительно 20 000 раз атмосферы Земли (2 gigapascals), это количество возможных ледяных структур сокращено ко всего два – лед VII и лед VIII.
У обычного льда есть шестиугольная структура. У льда VII есть кубическая структура. У льда VIII есть четырехугольная структура.Поскольку давление увеличивается далее, обе формы льда преобразовывают к другой фазе, названной льдом X. Это происходит при давлениях приблизительно 600 000 раз атмосфера Земли (60 gigapascals), который был бы сопоставим с условиями давления, найденными в интерьере планеты с удаленной сердцевиной ледяным образом, как Нептун или Уран.
У льда X есть совершенно новый вид симметрической структуры решетки. Это назвало немолекулярный лед, потому что молекула воды разбита, и водородные атомы разделены между граничением oxygens.
Под подобными давлениями, но более высокими температурами, было предложено, чтобы лед X мог возможно преобразовать в фазу льда, который может провести электричество, поскольку водородные атомы перемещаются свободно вокруг кислородной решетки. Но то, как такой лед был бы сформирован при температурах, найденных в планетарных интерьерах, осталось таинственным.Поскольку интерьеры ледяных планетарных тел могли бы также быть солеными, из-за взаимодействий между льдом и вмещающими породами или жидким океаном, привести автора Ливию Элеонору Боув из CNRS & Universite Pierre et Marie Curie во Франции и Политехнической школы, федеральный де Лозанн в Швейцарии и остальная часть команды изучили эффекты солей на формировании льда X от льда VII.
Они нашли, что включение солей во льду VII – и обычная поваренная соль (NaCl), который Вы имеете на своем столе и столь же структурированном литиевом хлориде (LiCl) – толкает формирование льда X происходить в выше и более высокие давления. Такие соли, возможно, легко были включены как примеси, когда вопрос сросся во время планетарного процесса формирования и присутствовать в скалах или жидкой воде, с которой взаимодействует основной лед.
‘Эти результаты могли бросить вызов нашим существующим взглядам на физике, происходящей в интерьерах ледяных планетарных тел’, сказал Гончаров. ‘Все наши текущие предположения основаны на поведении льда без любых примесей’.Присутствие соли могло также возможный создавать условия, при которых сформировался бы теоретизировавший электрически проводящий тип льда. Если так, это могло объяснить магнитные поля Урана и Нептуна, предложенная команда.Другие члены команды были: Ричард Гааль и Филипп Гийе из Федеральной политехнической школы Лозанны; и Замаэн Реза, Адриээн-Александр Ладл, Стефан Клотц и Антонино Марко Саитта из Университета Пьера и Марии Кюри (Реза также Университета Линчепинга в Швеции).
Эта работа была поддержана швейцарским NSF, французские государственные фонды, управляемые ANR в рамках программы Blanc International PACS, программа Investissements d’Avenir, в рамках Группы Превосходства MATISSE во главе с Университетами Сорбонны.