Uranüs ve Neptün’de “Süperiyonik” Derinlikler
Yeni simülasyonlar, Uranüs ve Neptün’ün iç kısımlarında hidrojen atomlarının yalnızca belirli yollar boyunca hareket ettiği yarı tek boyutlu süperiyonik bir madde halinin olabileceğini ortaya koyuyor.
Haber Merkezi / Bu keşif, gezegenlerin manyetik alan oluşumundan iç enerji dağılımına kadar önemli ipuçları sunuyor.
Carnegie Bilim Enstitüsü’nden Cong Liu ve Ronald Cohen’in Nature Communications’da yayımlanan çalışmaları, Uranüs ve Neptün gibi dış Güneş Sistemi buz devlerinin iç kısımlarında, aşırı basınç ve sıcaklık koşullarında daha önce bilinmeyen bir madde halinin var olabileceğini gösteriyor.
Yoğunluk ölçümleri, bu dev gezegenlerin atmosferik hidrojen ve helyum zarflarının altında, kayalık çekirdeklerinin üzerinde alışılmadık “sıcak buz” katmanlarının bulunduğunu ortaya koyuyor. Bu katmanların su, metan ve amonyaktan oluştuğu düşünülse de, ekstrem koşullar altında egzotik fazların oluşabileceği tahmin ediliyor.
Liu ve Cohen, yaklaşık 500 ila 3.000 gigapaskal basınç ve 4.000 ila 6.000 Kelvin sıcaklık aralığında karbon-hidrit (CH) maddesinin temel kuantum fiziği simülasyonlarını gerçekleştirdi. Bulgular, hidrojen atomlarının düzenli bir karbon çerçevesi içinde sarmal yollar boyunca hareket ederek yarı tek boyutlu süperiyonik bir durum oluşturacağını ortaya koydu.
Süperiyonik malzemeler, katılar ve sıvılar arasında alışılmadık bir ara noktada yer alıyor; bir tür atom sabit bir kristal yapıda kalırken, diğer tür hareketli hale geliyor. Cohen, “Hidrojen atomlarının hareketi üç boyutlu değil, belirli yollar boyunca yönlülük gösteriyor. Bu, gezegenlerin iç enerji dağılımı ve elektriksel iletkenliği üzerinde önemli etkiler yaratabilir,” diye açıklıyor.
Araştırma, basit bileşiklerin aşırı koşullar altında bile beklenmedik derecede karmaşık fazlara dönüşebileceğini gösterirken, gezegenlerin manyetik alan oluşumundan iç enerji transferine kadar kritik bilgilerin anlaşılmasına katkı sağlıyor. Liu, “Karbon ve hidrojen, gezegen malzemelerinin en bol elementleri. Ancak bu ekstrem koşullardaki davranışları hâlâ tam olarak çözülebilmiş değil,” diyor.
Bilim insanları, bu keşfin yalnızca gezegen bilimi açısından değil, malzeme bilimi ve mühendislikte de yeni araştırma ve uygulama alanları açabileceğini belirtiyor.
