Недра Нептуна и Урана могут содержать угольные кислоты

Уран, сфотографированный аппаратом «Вояджер-2». Фото: NASA / JPL-Caltech

Химики из МФТИ и Сколтеха с помощью компьютерного моделирования выяснили, что недра Урана, Нептуна и ледяных спутников планет-гигантов могут содержать соединения, которые в нормальных условиях не образуются.

С помощью алгоритма USPEX (Universal Structure Predictor: Evolutionary Xtallography), разработанного группой химика-кристаллографа Артема Оганова, за последние годы удалось открыть множество веществ, стабильных при высоких давлениях: несколько ранее неизвестных вариантов соли — Na3Cl, NaCl7, Na3Cl2, а также экзотические новые соединения магния, кремния и алюминия, которые могут существовать в недрах суперземель.

Теперь ученые решили изучить, как соединения из углерода, водорода и кислорода ведут себя в экстремальных условиях планет-гигантов (Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна) и их спутников.

С помощью компьютерного моделирования ученые выяснили, что при давлении выше 0,95 гигапаскаля (около 10 тысяч атмосфер) становится термодинамически стабильной угольная кислота (H2CO3). На Земле угольная кислота сохраняется только в вакууме при низких температурах. Условия, при которых может возникать угольная кислота, существуют в недрах планет-гигантов и их ледяных спутников, например внутри спутника Юпитера, Европы, или спутника Сатурна , Энцелада. Снаружи они покрыты толстым слоем льда, под ним — океан, окружающий каменное ядро.

Внутренняя структура спутника Юпитера — Европы. Изображение: пресс-служба МФТИ, «Чердак»


При росте давления до 44 гигапаскалей угольная кислота превращается в полимер, который сохраняет устойчивость до как минимум 400 гигапаскалей.

Ученые считают, что ядро спутников планет гигантов может быть покрыто слоем твердой угольной кислоты, которая делает невозможной химическую реакцию между ядром и водным океаном.

Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.
Теги:

Читать еще на Чердаке: