El misterio sin resolver de Urano y Neptuno

Probablemente debido a sus estructuras internas únicas, los planetas Urano y Neptuno distorsionaron el campo magnético. Algunos científicos sugieren que los planetas derivan tales campos magnéticos no dipolares de una geometría especial de su manto helado con una capa convectiva delgada encima de una capa no convectiva en capas.

Ambos planetas tienen H2O y NH3 como materiales representativos que forman el manto de enormes planetas de hielo. Se creía que la presencia de H2O y NH3 superiónicos explicaba la estabilización de tales regiones no convectivas. Sin embargo, la falta de datos experimentales sobre las propiedades físicas de estas fases superiónicas ha impedido resolver este asunto.

Nuevos experimentos de ETH Zúrich Los investigadores ahora muestran que el rompecabezas sigue sin resolverse.

Los extraños campos magnéticos de ambos planetas están fuertemente inclinados de acuerdo con los ejes de rotación del planeta y claramente desplazados del centro físico del planeta. La razón de esto es un misterio de larga data en la ciencia planetaria.

Muchas teorías sugieren que las circulaciones en una capa convectiva hecha de un líquido eléctricamente conductor pueden haber causado una distorsión. Campo magnético.

En este estudio, los científicos utilizaron simulaciones por computadora y encontraron que el H2O y el NH3 se encuentran en un estado superiónico. En este estado, los iones de hidrógeno se vuelven móviles dentro de la estructura reticular formada por oxígeno o nitrógeno.

Los científicos llevaron a cabo pruebas de alta presión y alta temperatura con amoníaco. Querían determinar la elasticidad del material superiónico.

Los científicos utilizaron una celda de yunque de diamante, un aparato de alta presión. Vertieron amoníaco en un recipiente pequeño de unos 100 micrones de diámetro que estaba encajado entre dos puntas de diamante que comprimían la muestra. Los materiales estuvieron expuestos a presiones extremadamente altas, como las que ocurren en el interior Urano y Neptuno.

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Los científicos utilizaron un láser infrarrojo para calentar la muestra de material a más de 2000 grados centígrados. Al mismo tiempo, utilizaron un láser verde para iluminar la muestra.

Luego estimaron el espectro de ondas de la luz láser verde dispersa. De esta manera, los científicos determinaron la elasticidad del material y el enlace químico en el amoníaco.

Durante los experimentos, los científicos también descubrieron una nueva fase de amoníaco: una nueva fase de amoníaco superiónico (fase γ). Los científicos creen que tal nueva fase podría existir en las profundidades de Urano y Neptuno.

Sin embargo, la fase muestra una elasticidad similar a la fase líquida; por lo tanto, no sería lo suficientemente viscoso como para contribuir a la formación de la capa no convectiva.

Referencia de la revista:
  1. Tomoaki Kimura y col. Respuesta elástica de tipo fluido del NH3 superiónico en Urano y Neptuno. DOI: 10.1073 / pnas.2021810118

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