一種奇怪的分子可能潛伏在天王星和海王星內(nèi)部，影響它們的磁場(chǎng)
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時(shí)間：2025-12-12 02:18:53
H4O F2和H4O F2·HF的晶體結(jié)構(gòu)和電子定域功能。來(lái)源：uux.cn物理評(píng)論B（2024）。潛內(nèi)部麗江同城外圍約炮外圍上門(mén)外圍女（電話微信180-4582-8235）一二線城市上門(mén)真實(shí)可靠快速安排30分鐘到達(dá)DOI:10.1103/PhysRevB.109.174102
（神秘的王星王星地球uux.cn）據(jù)斯科爾科沃科學(xué)技術(shù)研究所（尼古拉斯·波蘇科）：Skoltech的科學(xué)家和他們的中國(guó)同事已經(jīng)確定了一種非常特殊的離子存在的條件。它被稱為aquodium，和海可以被概念化為一種普通的影響中性水分子，上面附著著兩個(gè)額外的磁場(chǎng)質(zhì)子，產(chǎn)生凈雙正電荷。種奇
該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，分可伏天該離子在冰巨星天王星和海王星的潛內(nèi)部?jī)?nèi)部可能是穩(wěn)定的，如果是王星王星麗江同城外圍約炮外圍上門(mén)外圍女（電話微信180-4582-8235）一二線城市上門(mén)真實(shí)可靠快速安排30分鐘到達(dá)這樣，它一定在產(chǎn)生這些行星異常磁場(chǎng)的和海機(jī)制中發(fā)揮了作用。這項(xiàng)研究發(fā)表在《物理評(píng)論B》上
奇怪的影響磁性
天王星和海王星的磁場(chǎng)不如木星和土星的磁場(chǎng)，或者我們自己的磁場(chǎng)行星的磁場(chǎng)。
在地球內(nèi)部，種奇導(dǎo)電液態(tài)鐵鎳合金的循環(huán)產(chǎn)生磁性。在木星和土星的深處，氫被認(rèn)為被壓成金屬狀態(tài)，并以同樣的方式產(chǎn)生磁場(chǎng)。
相比之下，天王星和海王星的磁場(chǎng)被假設(shè)源于離子導(dǎo)電介質(zhì)的循環(huán)，其中組成離子本身就是電荷載流子，而不僅僅是使電子流動(dòng)的支撐結(jié)構(gòu)。
如果行星科學(xué)家確切地知道其中涉及的離子和比例，也許他們就能弄清楚為什么冰巨星的磁層如此古怪：與行星的旋轉(zhuǎn)方向不一致，偏離了它們的物理中心。
Skoltech教授Artem R.Oganov是這篇論文的合著者，他解釋了離子導(dǎo)電性和電子導(dǎo)電性是如何不同的，以及新預(yù)測(cè)的離子在哪里符合這一點(diǎn)：“在這些條件下，木星巖石核心周?chē)臍涫且环N液態(tài)金屬：它可以流動(dòng)，就像地球內(nèi)部的熔融鐵流動(dòng)一樣，其導(dǎo)電性是由于所有氫原子壓在一起共享的自由電子。
“在天王星中，我們認(rèn)為氫離子本身，即質(zhì)子，是自由電荷載流子。不一定是獨(dú)立的H+離子，但可能是氫離子H3O+、銨NH4+和一系列其他離子的形式。我們的研究增加了一種可能性，即H4O2+離子，從化學(xué)角度來(lái)看，這非常有趣。”
缺少鏈接
在化學(xué)中，有sp3雜化的概念，它指的是電子軌道相互結(jié)合的方式，相當(dāng)于制造看似合理的分子和離子的天然模板。在sp3雜化下，原子核——例如碳、氮或氧——占據(jù)假想四面體的中心點(diǎn)。
四個(gè)頂點(diǎn)中的每一個(gè)都有一個(gè)價(jià)電子或兩個(gè)成對(duì)的電子，這些電子不可用于與其他原子鍵合。最簡(jiǎn)單的例子是一個(gè)碳原子，在四個(gè)頂點(diǎn)有四個(gè)不成對(duì)的電子——加上四個(gè)氫原子，你就會(huì)得到一個(gè)甲烷分子：CH4。
對(duì)于在最外層有兩個(gè)電子對(duì)和兩個(gè)價(jià)電子的氧原子來(lái)說(shuō)，sp3雜化意味著只有兩個(gè)頂點(diǎn)可以與氫形成共價(jià)鍵，其余兩個(gè)被電子對(duì)占據(jù)，從而產(chǎn)生H2O和水。
如果你把一個(gè)氫離子（質(zhì)子）連接到其中一個(gè)電子對(duì)上，你會(huì)得到一個(gè)氫氫離子H3O+，這實(shí)際上是你在酸溶液中得到的，因?yàn)樗嵯蛉芤褐刑峁┵|(zhì)子H+，孤立的質(zhì)子會(huì)立即被吸引到電子對(duì)上。
壓力和酸
“但問(wèn)題是：你能在水合氫離子中再添加一個(gè)質(zhì)子來(lái)填補(bǔ)缺失的部分嗎？在正常條件下，這樣的配置在能量上非常不利，但我們的計(jì)算表明，有兩件事可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，”中國(guó)南開(kāi)大學(xué)的肖東教授說(shuō)，他最初的想法是這項(xiàng)研究的基礎(chǔ)。
“首先，非常高的壓力迫使物質(zhì)減少體積，與氫離子（質(zhì)子）共享一個(gè)以前未使用的氧電子對(duì)是一種很好的方法：就像與氫的共價(jià)鍵一樣，除了電子對(duì)中的兩個(gè)電子都來(lái)自氧。其次，你需要大量可用的質(zhì)子，這意味著酸性環(huán)境，因?yàn)樗峋褪沁@樣做的——它們提供質(zhì)子。”
該團(tuán)隊(duì)使用先進(jìn)的計(jì)算工具來(lái)預(yù)測(cè)氫氟酸和水在極端條件下會(huì)發(fā)生什么。結(jié)果：在大約150萬(wàn)個(gè)大氣壓的壓力和大約3000攝氏度的溫度下，模擬中出現(xiàn)了分離良好的水碘化物H4O2+離子。
科學(xué)家們認(rèn)為，他們新發(fā)現(xiàn)的離子應(yīng)該在水基介質(zhì)的行為和性能中發(fā)揮重要作用，特別是那些在壓力下和含有酸的介質(zhì)。
這大致對(duì)應(yīng)于天王星和海王星的情況，在那里，一個(gè)極深的液態(tài)海洋會(huì)產(chǎn)生極高的壓力，預(yù)計(jì)也會(huì)產(chǎn)生一定量的酸。如果是這樣的話，aquodium離子將形成，并通過(guò)參與海洋循環(huán)，以不同于其他離子的方式對(duì)這些行星的磁場(chǎng)和其他特性做出貢獻(xiàn)。
也許，在這些極端條件下，aquodium甚至可能形成未知的礦物。
