一种奇怪的分子可能潜伏在天王星和海王星内部 影响它们的磁场
2024-06-03 17:23:17
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导读斯科尔科沃理工学院的科学家和他们的中国同事确定了一种非常特殊的离子的存在条件。这种离子被称为 aquodiium,可以理解为普通的中性水分...
斯科尔科沃理工学院的科学家和他们的中国同事确定了一种非常特殊的离子的存在条件。这种离子被称为 aquodiium,可以理解为普通的中性水分子,上面附着了两个额外的质子,从而产生净双正电荷。
研究小组认为,这种离子在冰巨星天王星和海王星的内部可能是稳定的,如果是这样,它一定在导致这些行星产生异常磁场的机制中发挥了作用。这项研究发表在《物理评论 B》上
奇怪的磁性
我们对天王星和海王星磁场的了解还不如对木星和土星(或者我们自己的星球)磁场的了解那么深入。
在地球内部,导电的液态铁镍合金的循环产生了磁性。在木星和土星内部深处,氢被认为被压成金属状态,并以同样的方式产生磁场。
相比之下,天王星和海王星的磁场被推测源于离子导电介质的循环,其中组成离子本身就是电荷载体,而不仅仅是实现电子流动的支撑结构。
如果行星科学家确切地知道涉及哪些离子及其比例,也许他们就能弄清楚为什么冰巨星的磁层如此奇特:与行星自转方向不一致并偏离其物理中心。
论文共同作者、斯科尔科沃理工学院教授 Artem R. Oganov 解释了离子和电子电导率的不同之处,以及新预测的离子在其中的位置:“在这些条件下,围绕木星岩石核心的氢是一种液态金属:它可以流动,就像地球内部的熔融铁流动一样,它的电导率是由于所有氢原子挤压在一起时共享的自由电子。
“我们认为,在天王星中,氢离子本身(即质子)是自由电荷载体。不一定是独立的 H+离子,但可能是水合氢离子 H3O+、铵 NH4+和一系列其他离子的形式。我们的研究又增加了一种可能性,即 H4O2+离子,从化学角度来看,这非常有趣。”
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