天王星和海王星里面一种新洽商到的物资气象可能会调动科学家对行星里面的贯通。图片开端：Shutterstock

在太阳系远处的冰巨星里面，闇练的元素可能会以生疏的姿色阐述。

凭据卡内基科学究诘所科学家刘聪和罗纳德科恩的新谋略究诘，天王星和海王星等冰巨星的深层里面可能含有一种此前未知的物资面目。

他们发表在《当然通信》上的究诘标明，碳氢化合物在远处行星名义之下深处的极点压力和温度条款下，大致酿成准一维超离子态。

现在已发现超越6000颗系新手星，且这一数目仍在握续增长。为了更好地了解这些星球，天体裁、行星科学和地球科学规模的究诘东谈主员正日益加强配合。通过聚拢不雅测、履行和表面模子，他们旨在揭示塑造行星的经过，包括磁场的酿成姿色。

这种日益增长的勤奋也晋升了东谈主们对太阳系行星和卫星里面深处发生的事情的兴味。究诘这些隐蔽区域不错增进咱们对行星算作的贯通，甚而可能为地球除外的宜居性提供陈迹。

洽商的六方碳氢化合物在类海王星里面条款下的默示图。在该结构中，碳组成外侧螺旋链（黄色），氢组成内侧螺旋链（蓝色），这与第一性旨趣模拟中发现的准一维超离子算作一致。图片开端：刘聪

热冰之谜

天王星和海王星的数据裸露，它们的里面可能含有不寻常的热冰层。这些层位于外部的氢和氦大气与里面的岩石中枢之间。科学家合计它们由水（H₂O）、甲烷（CH₄）和氨（NH₄）组成，但在如斯极点的条款下，这些物资可能呈现出不闇练的面目。

在极高的压力和温度下，物资会阐述出出东谈主料思的算作。这便是为什么科学家们同期使用履行和表面模子来探索这些行星里面可能存在的东西。

为了究诘这一问题，刘和科恩诈欺先进的谋略工夫和机器学习对碳氢化物（CH）进行了量子级模拟。他们究诘的条款领域包括约500万到3000万倍地球大气压（500至3000吉帕）以及6740至10340华氏度（4000至6000开尔文）（约12000至18600华氏度）。

他们的究诘服从标明酿成了一种结构化的六边形晶格，其中氢原子沿螺旋状旅途畅通。这种畅通产生了准一维超离子态。

超离子材料介于固体和液体之间。在这些体系中，一组原子固定在晶体结构中，而另一组原子则在其中开脱挪动。

这种新洽商的碳氢相格外引东谈主属目，因为其原子畅通并非十足三维的，科恩阐明谈。相悖，氢原子优先沿着镶嵌有序碳结构中的了了螺旋旅途挪动。

对行星科学的意旨

这种材料中氢的定向挪动可能会影响行星里面热量和电流的流动姿色。这反过来可能会影响能量的溜达、这些区域的导电性能，牛牛游戏app以及科学家对冰巨星磁场的解读姿色。

这项究诘还标明，即使是简便的化学系统在极点条款下也能酿成复杂结构，这拓展了究诘东谈主员对高压高温下物资的贯通。

碳和氢是行星物资中含量最丰富的元素之一，但它们在巨行星条款下的共同业为仍远未被十足贯通，刘缅想谈。

除了行星科学之外，发现具有强定向特色的材料在材料科学与工程规模也可能有效，在这些规模中，这种特色可能会催生新工夫。

参考文件：刘聪、RE科恩和孙健《巨行星条款下碳氢化物中热运行准一维超离子态的洽商》，近期发表于《当然通信》，DOI：10.1038s4146702670603z

有关常识

天王星是太阳系八大行星之一，属于气态巨行星，体积居太阳系第三、质地第四。它最权贵的特征是自转轴歪斜约98度，险些躺着绕太阳公转。1781年由英国天体裁家威廉赫歇尔发现，是太阳系中惟一通过千里镜初次不雅测到的行星。其大气主要由氢、氦组成，甲烷使其呈现蓝绿色外不雅。

天王星最权贵的特征是其格外歪斜的自转轴，倾角接近98度，这使得它险些是躺着围绕太阳公转。这种罕见的姿态导致它的季节变化异于其他行星，每个季节握续约21年——因为它的公转周期约为84地球年，南北极地区会轮流资历长达数十年的极昼或极夜。

天王星的里面结构主要由岩石中枢、液态冰幔善良态大气层组成。其大气中富含甲烷，这是它呈现蓝绿色外不雅的原因；冰幔则包含水、氨和甲烷等冻结气象的物资，占据了行星体积的大部分。它领有渺小的行星环和数十颗卫星，其中较大的卫星如泰坦尼亚、奥伯龙等，均以莎士比亚或蒲柏作品中的脚色定名。

BY: Carnegie Institution for Science

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