一种奇异的水形式可能有助于解释天王星凌乱的磁性

最奇特的事情之一天王星海王星是它们的磁场。这些行星中的每一个都有一团热的磁层，不规则，从旋转轴上疯狂倾斜，这是任何其他行星都看不到的。

目前还不完全清楚为什么，但多亏了来自中国和俄罗斯的一组研究人员，我们可能会有一个新的谜题：一种非常奇怪的电离水形式，被称为水干，它可能存在于这些奇怪的冰冷世界的极端高压内部深处。

Aquodiium由一个普通的水分子和两个额外的质子组成，使其具有净正电荷，如果有足够的数量，可以产生像天王星和海王星那样的行星磁场。

行星磁场延伸到行星周围的空间，产生它们。然而，它们是在行星深处通过移动电荷产生的，尽管确切的机制可能会有所不同。

在地球上，它是铁镍合金在核心周围晃动、旋转、对流和导电，将所有动能转化为电子电流在所谓的发电机.对于木星和土星，科学家们认为是金属氢为流动的电子提供了管道。

地球木星和土星具有相对整齐的磁场，类似于沿着行星旋转轴运行的巨大条形磁铁的磁场，它的磁场线就像一个笼子，整齐地连接着北极和南极。

相比之下，天王星和海王星的磁极分别从它们的旋转轴倾斜59度和47度，磁力线不断变形和移动。他们是实际上没有居中在行星的核心上。

一种可能的解释是，磁场可以由离子导电流体产生，其中离子是电荷载流子，而不是充当电子管道的流体。

“在那些[高压]条件下，木星岩石核心周围的氢是一种液态金属：它可以流动，就像地球内部的铁水流动一样，它的电导率是由于所有氢原子共享的自由电子压在一起。理论化学家、矿物学家和物理学家阿尔乔姆·奥加诺夫（Artem Oganov）解释道俄罗斯斯科尔科沃科学技术学院。

“在天王星中，我们认为氢离子本身 - 即质子 - 是自由电荷载体。

那么问题来了，哪些离子呢？有些，如铵，是显而易见的可能性。但是，行星的水分子是否也在这个过程中发挥了更重要的作用？

在中国南开大学的物理学家侯景宇的带领下，一组研究人员回到了第一性原理，结合分子进化方式的模型，深入研究了一种称为化学杂交的概念。

这是当原子的轨道元素混合或组合以产生可以以新方式键合的原子时。杂交有多种类型，但与此相关的杂交是 sp³杂化，其中四个轨道围绕中心核形成四面体排列。

四面体的四个点中的每一个都有一个能够与另一个原子键合的孤电子，或者一个不能与其他原子形成键的电子对。

氧在其外壳中有两个单电子和两个电子对。如果你将一个氢原子连接到每个可用的价电子上，你会得到 H₂O – 水。

有时，没有电子的氢（也称为普通旧质子）会附着在其中一个电子对上，形成一个称为水合氢离子.

“问题是：你能在水合氢离子中再添加一个质子来填补缺失的部分吗？在正常情况下，这种配置在能量上是非常不利的，但我们的计算表明，有两件事可以使它发生。物理学家肖东说南开大学。

“首先，非常高的压力迫使物质减小其体积，与氢离子（质子）共享以前未使用的氧电子对是一种巧妙的方法：就像与氢的共价键一样，除了这对电子中的两个电子都来自氧。其次，你需要大量可用的质子，这意味着酸性环境，因为这就是酸的作用——它们提供质子。

研究人员进行了计算建模，在与天王星和海王星内部存在的条件相似的条件下，这就是发生的事情。在大约 3,000 摄氏度（5,430 华氏度）和 150 万个大气压的压力下，质子附着在水合氢上形成 H₄O₂– 水族。

当然，这仍然是理论上的。需要对最外层的两颗行星进行更详细的观测，以进一步研究这种可能性;但这些发现为我们提供了一种新的方法来理解天王星和海王星的蓝色怪球。

它们对整个化学也有影响，代表着，研究人员写道，“对价壳电子对排斥模型、质子转移和酸碱理论等传统物理和化学理论的重要补充。

该研究已发表在物理审查 C.

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