Struktura krystalu H4⁢O⁢F2 a H4⁢O⁢F2 ×·HF. Credit: Physical Review B (2024). DOI: 10.1103/PhysRevB.109.174102

Uvnitř Uranu a Neptunu se může skrývat exotická molekula, která ovlivňuje jejich magnetická pole

H4O 2+, co že to má být? Bratranec H3O+. Aquodium.

Vědci z moskevského Skoltechu a jejich čínští kolegové určili podmínky, které umožňují existenci velmi zvláštního iontu. Nazvali ho aquodium a lze si ho představit jako obyčejnou neutrální molekulu vody, ke které jsou přilepeny dva další protony, tedy souhrnně H4O 2+.
Autoři studie se domnívají, že tento iont by mohl být v nitru Uranu a Neptunu stabilní, a pokud je to pravda, měl by hrát roli v mechanismu, který je příčinou vzniku neobvyklých magnetických polí těchto planet.
Magnetickým polím Uranu a Neptunu přitom dosud nerozumíme tak dobře jako magnetickým polím Jupiteru a Saturnu – nebo naší planety.
V zemském nitru vytváří magnetismus cirkulace elektronicky vodivé kapalné slitiny železa a niklu. Hluboko v nitru Jupiteru a Saturnu je podle všeho vodík stlačen do kovového stavu a dává vzniknout magnetickému poli podobným způsobem.
Naproti tomu se předpokládá, že magnetická pole Uranu a Neptunu vznikají v důsledku cirkulace iontově vodivého prostředí, kde jsou ionty, z nichž se skládají, samy o sobě nositeli náboje, a nikoli pouze podpůrnou strukturou umožňující tok elektronů.
Kdyby planetologové přesně věděli, jaké ionty a v jakém poměru se na tom podílejí, možná by mohli zjistit, proč jsou magnetosféry ledových obrů tak podivné: nesouměrné se směrem rotace planet a posunuté od jejich fyzikálních středů.
„Vodík obklopující kamenné jádro Jupiteru je za těchto podmínek tekutý kov: může téct, podobně jako teče roztavené železo v nitru Země, a jeho elektrická vodivost je způsobena volnými elektrony, které sdílejí všechny atomy vodíku stlačené k sobě. V případě Uranu se domníváme, že volnými nosiči náboje jsou samotné vodíkové ionty, tj. protony. Ne nutně jako samostatné ionty H+, ale možná ve formě hydronia H3O+, amonia NH4+ a řady dalších iontů. Naše studie přidává ještě jednu možnost, iont H4O2+, která je z chemického hlediska nesmírně zajímavá,“ uvádí spoluautor studie Artem R. Oganov z moskevského Skoltechu.
H4O 2+ je prostě „dalším stupněm“ běžného „kyselého“ iontu H3O+. Za běžných podmínek je taková struktura samozřejmě energeticky velmi nevýhodná, jinak bychom ji už zaznamenali. Simulace/výpočty ukazují, že H4O 2+ vyžaduje pro stabilní existenci 2 hlavní podmínky – vysoký tlak (stlačující jednotlivé složky do menšího objemu/chemických vazeb) a kyselé prostředí s přebytkem protonů.
Přesněji řečeno, podle simulací při tlaku asi 1,5 milionu atmosfér a teplotě kolem 3 000 stupňů Celsia vznikají reakcí H2O a HF ionty H4O 2+. Možná, že by aquodium mohlo za těchto extrémních podmínek dokonce tvořit dosud neznámé minerály (zmiňuje se třeba právě fluorid, kdy v krystalové mřížce vedle sebe existují H4O 2+ a F-).

Jingyu Hou et al, H4O2+ ion stabilized by pressure, Physical Review B (2024). DOI: 10.1103/PhysRevB.109.174102
Zdroj: Skolkovo Institute of Science and Technology / Phys.org

Temná hmota: Studie upřednostňuje model SIDM před CDM

Nevíme-li, jestli temná hmota vůbec existuje, tím méně si můžeme být jisti její podobou. Převažujícím …

One comment

  1. V odborných článcích by snad mělo být možné psát ve vzorcích dolní a horní indexy.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close