Невероятно редкие соединения могут содержаться внутри Нептуна и Урана

Ученые Московского физико-технического института (МФТИ) нашли доказательства того, что ядра меньших газовых гигантов Солнечной системы (Нептуна, Урана и ледяного спутника Юпитера – Европы) могут быть заполнены очень редкими молекулярными соединениями, которые способны существовать только под огромным давлением.

Среди названных учеными соединений – угольная кислота (H2CO3) и крайне редкая смесь молекулярного водорода и метана (2CH4:3H2). Ученые выяснили, что они могут формироваться в ядрах меньших газовых гигантов под давлением в несколько миллионов атмосфер. Они также выдвинули предположение что ядра Нептуна, Урана и Европы состоят в основном из таких соединений.

Группа использовала мощный алгоритм USPEX, который может предсказать, какие соединения и кристаллы формируются при различных давлениях. Ученые экспериментировали с системой углерод-водород-кислород, поскольку три эти элемента используются для создания органического вещества и, следовательно, являются общими среди газовых гигантов и других видов планет.

Методом моделирования выяснилось, что при давлении в 4 гигапаскаля (40,788 килограммов на квадратный сантиметр) метан и молекулярный водород образуют сокристалы – соединения настолько редкие, что химики не могут договориться даже об определении для них. При 6 гигапаскалях из воды и метана может образоваться сокристалл под названием гидрат. При 0,95 гигапаскале угольная кислота стала стабильной. Это очень важно, потому что при нормальных условиях углекислота неустойчива и может существовать как чистое вещество только в вакууме и при очень низких температурах.

Таким образом, мы сейчас на пороге понимания того, как вещества, которые являются редкими здесь, на Земле, могут в избытке содержаться в ядрах меньших газовых гигантов. И зная это, ученые смогут лучше понять, как эти гиганты образуются и что происходит внутри них.