Theo Sci-News, các mô phỏng tính toán mới cho thấy các hành tinh khổng lồ băng giá như Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương chứa trạng thái siêu ion gần như một chiều của carbon hydride (hợp chất giữa carbon và hydro), một dạng vật chất mới không tồn tại trên Trái Đất.

Các phép đo mật độ của Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương trước đây cho thấy chúng sở hữu các lớp băng nóng phi truyền thống, nằm bên dưới lớp lớp khí quyển dày hydro-heli và phía trên lõi đá.

Người ta tin rằng các lớp này được cấu tạo từ nước, metan và amoniac, nhưng do điều kiện khắc nghiệt, pha kỳ lạ sẽ xuất hiện.

Sử dụng điện toán hiệu năng cao và máy học, tiến sĩ Cong Liu từ Viện Khoa học Carnegie (Mỹ) và các công sự đã thực hiện các mô phỏng vật lý lượng tử cơ bản về carbon hydride dưới áp suất gần 5-30 triệu lần áp suất khí quyển (500 đến 3.000 gigapascal) và ở nhiệt độ từ 4.000 đến 6.000 K (độ K=độ C+273,15 độ).

Các mô phỏng này đã chỉ ra một cấu trúc lục giác có trật tự, trong đó các nguyên tử hydro di chuyển dọc theo các đường xoắn ốc, tạo ra một trạng thái siêu ion gần như một chiều.

Vật liệu siêu ion vốn chiếm một vị trí trung gian độc đáo giữa chất rắn và chất lỏng, với một loại nguyên tử vẫn được sắp xếp trong khung tinh thể và loại khác trở nên linh động.

"Pha carbon-hydro này đặc biệt nổi bật vì chuyển động của các nguyên tử không hoàn toàn là 3 chiều. Thay vào đó, hydro di chuyển ưu tiên dọc theo các đường xoắn ốc được xác định rõ ràng nằm trong cấu trúc carbon có trật tự" - đồng tác giả Ronald Cohen, cũng đến từ Viện Khoa học Carnegie, cho biết.

Điều này có ý nghĩa quan trọng đối với cách nhiệt và điện năng truyền qua bên trong các hành tinh, từ đó ảnh hưởng đến sự phân bổ lại năng lượng bên trong, độ dẫn điện và có thể cả cách giải thích về sự hình thành từ trường của chúng.

Nhìn chung, các phát hiện này đã mở rộng hiểu biết của chúng ta về hành vi khó lường của các hợp chất đơn giản trong điều kiện khắc nghiệt, giúp định hình lại kiến thức về "nội thất" các hành tinh băng.

Nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí khoa học Nature Communications .