Вътре в ядрата на ледените гигантски планети налягането и температурата са толкова екстремни, че водата в тях преминава в състояние, което е невъзможно да се наблюдава в естествени условия на Земята.
Тази форма е известна като "суперионна вода" - горещ и плътен "лед" с черен цвят, в който атомите на кислорода образуват кристална решетка, а йоните на водорода се движат свободно в нея, провеждайки електрически ток.
Настоящото изследване на учени от Националната ускорителна лаборатория SLAC в САЩ показва, че структурата на това вещество е много по-хаотична, отколкото се е предполагало, и именно това може да обясни необичайното магнитно поле на ледените гиганти.
По-ранни теоретичните модели са предполагали, че в екстремните условия на ядрата на Уран и Нептун кислородните атоми са разположени в подредена кубична решетка.
Тази структура е изглеждала логична от гледна точка на физиката на твърдото тяло, но не е съответствала на данните, получени от космическия апарат "Вояджър 2" през 80-те години на миналия век. Тогава сондата е регистрирала магнитни полета и на двете планети, които са силно изместени спрямо оста на въртене и се отличават с висока нехомогенност.
За да проверят тези противоречия, учените са възпроизвели условията на планетите в лаборатория. Проба вода е била компресирана между диамантени наковални до налягане около 1,8 милиона атмосфери и нагрята с лазери до температура от около 2500 келвина. През този кратък момент веществото е било облъчено с рентгенови импулси, което е позволило да се фиксира положението на атомите преди разрушаването на структурата.
Получените резултати са изненадали учените. Вместо една решетка, те са открили смес от различни кристални структури. Преходите между тях са се оказали размити, а при промяна на налягането структурите са могли да съществуват едновременно, припокривайки се една с друга.
Според авторите на изследването откритието показва, че суперионната вода е много по-сложен и динамичен материал, отколкото се е предполагало. Именно тази сложна вътрешна организация вероятно води до образуването на нестабилни електрически токове, които от своя страна създават необичайни магнитни полета на Уран и Нептун.
Въпреки че лабораторните експерименти са продължили само фемтосекунди и не са възпроизвели напълно реалните условия във вътрешността на планетите, получените данни дават важна информация за физиката на ледените гиганти. Като се има предвид, че планетите от този тип са широко разпространени сред известните екзопланети, суперионната вода може да се окаже една от най-разпространените форми на вода във Вселената.