Планетологи из Франции, Швейцарии, Швеции и США пришли к выводу, что наличие соли (хлорида натрия) во льдах Урана и Нептуна может определять многие физические свойства этих планет. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Института Карнеги в Вашингтоне.
Такие планеты Солнечной системы, как Уран и Нептун, а также многие экзопланеты, содержат в своих недрах экстремальные типы льда, находящегося под высокими давлениями и температурами. Всего известно 16 разновидностей замерзшей воды, из которых в недрах таких планет в чистом состоянии могут присутствовать только две — лед VII и лед VIII.
Структура льда VII
Изображение: Zamaan Raza
Различия в фазах льда определяются характером водородных связей в его кристаллической решетке. Так, при давлении в два гигапаскаля (это в 20 тысяч раз больше, чем атмосферное давление у поверхности Земли) лед VII имеет кубическую кристаллическую решетку, а лед VIII — тетрагональную. Обычная замерзшая вода, для сравнения, имеет гексагональную кристаллическую решетку.
Однако по мере увеличения давления до 60 гигапаскалей (это в 600 тысяч раз больше, чем атмосферное давление у поверхности Земли) лед VII и лед VIII переходят в другую фазу — лед X. Именно такие давления, как отмечают ученые, присутствуют в недрах Урана и Нептуна. Лед X обладает симметрией с высокой степенью упорядоченности протонов в кристаллической решетке. При более высоких температурах он способен проводить электрический ток.
До сих пор ученым было неясно, каким образом такая вода в твердом состоянии может сформироваться в условиях Урана и Нептуна. Согласно проведенному исследованию превращения льда VII в лед X, добавление солей (хлоридов натрия и лития) ускоряет формирование последнего типа замерзшей жидкости при высоких давлениях. По мнению ученых, такие соли содержались в протопланетарном диске и стали составляющими планет при их формировании. Проводящий электрический ток лед в недрах Урана и Нептуна также может быть одной из причин наличия у этих небесных тел собственных магнитных полей.