科学者たちは、超イオン水にこれまでより複雑な原子配列を発見した。これはおそらく天王星と海王星の磁場を駆動する形態だ。この特殊な状態は極端な圧力と温度下で現れ、固体フレーム内の部分的な液体のように電気を伝導する。この発見は、惑星内部を模擬した実験室実験によるもので、従来のモデルに挑戦し、氷の巨星の理解を洗練させる。
巨大惑星内部の強烈な条件下で水は劇的に変化し、超イオン状態になる—酸素原子が固定格子を形成し、水素イオンが自由に動き回る相で、電気伝導性を可能にする。この特性により、超イオン水は天王星と海王星の異常な磁場を生成する主な候補となっている。これらの惑星は深部に膨大な水の貯蔵庫を持つ。研究者らは今、その構造がこれまで考えられていたよりもはるかに無秩序であると報告しており、面心立方セクションと六方最密層を混ぜ合わせ、均一な結晶ではなく不規則なハイブリッドを生む。過去の研究は、酸素原子のボディ中心立方や面心立方パターンなどの単純な構造を提案していた。しかし、先進的な実験が現実の複雑さを明らかにした。米国Linac Coherent Light SourceのMatter in Extreme Conditions装置と欧州XFELのHigh Energy Density-HIBEF設定を使い、チームは水を150万気圧超に圧縮し、数千度に加热した。X線レーザーパルスがフェムト秒で原子のスナップショットを捉え、混合構造が高度なシミュレーションと一致することを確認した。これらの発見は通常の氷の多様な相を反映し、ストレス下での水の予測不能な性質を強調する。結果は氷の巨星進化モデルを強化し、宇宙全体で一般的かもしれない。欧州と米国の60人以上の科学者が協力し、ドイツ研究財団とフランスANRの資金で実施。研究はNature Communicationsに掲載。