Nội dung chính
Khám phá về vật chất siêu ion trong Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương đang mở ra những góc nhìn mới về cấu trúc bên trong của các hành tinh băng khổng lồ trong hệ Mặt Trời của chúng ta.
Các nghiên cứu thiên văn học mới nhất đang làm dấy lên sự phấn khích trong cộng đồng khoa học khi chỉ ra rằng các hành tinh băng giá ở rìa xa hệ Mặt Trời không chỉ đơn thuần là những khối đá và băng. Thay vào đó, chúng có thể đang che giấu những dạng trạng thái vật chất cực kỳ đặc biệt mà con người chưa từng quan sát được trên Trái Đất.
Trạng thái siêu ion: Sự giao thoa giữa chất rắn và chất lỏng
Theo các mô phỏng tính toán tiên tiến vừa được công bố trên tạp chí danh giá Nature Communications, các hành tinh như Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương chứa đựng một loại vật chất gọi là carbon hydride siêu ion. Đây là một dạng vật chất có tính chất lai độc đáo: một phần nguyên tử tạo thành khung tinh thể vững chắc như chất rắn, trong khi phần còn lại lại di chuyển tự do như chất lỏng.
Cấu trúc lục giác và chuyển động một chiều kỳ lạ
Điểm đột phá trong nghiên cứu của Tiến sĩ Cong Liu cùng các cộng sự từ Viện Khoa học Carnegie (Mỹ) nằm ở việc phát hiện ra tính chất “gần như một chiều” của hợp chất này. Sử dụng điện toán hiệu năng cao và máy học để mô phỏng vật lý lượng tử, nhóm nghiên cứu đã tái hiện điều kiện khắc nghiệt bên trong hành tinh: áp suất từ 500 đến 3.000 gigapascal (gấp hàng triệu lần áp suất khí quyển) và nhiệt độ lên tới 6.000 K.
Kết quả cho thấy một cấu trúc lục giác có trật tự cực kỳ tinh vi. Trong đó, các nguyên tử hydro không di chuyển hỗn loạn trong không gian ba chiều mà lại ưu tiên chạy dọc theo các đường xoắn ốc được xác định rõ ràng trong khung carbon. Sự di chuyển đặc thù này tạo nên một trạng thái siêu ion có trật tự khác biệt hoàn toàn với các dự đoán trước đây.
Tầm quan trọng đối với sự hình thành từ trường hành tinh
Việc phát hiện ra pha carbon-hydro này không chỉ là một khám phá về vật liệu học mà còn có ý nghĩa sống còn trong việc giải thích các đặc tính vật lý của hành tinh. Các nhà khoa học nhấn mạnh rằng sự hiện diện của vật chất siêu ion sẽ tác động trực tiếp đến:
- Khả năng dẫn điện: Cách thức dòng điện di chuyển trong lòng hành tinh.
- Truyền nhiệt: Quá trình phân bổ lại năng lượng nội tại giữa các lớp băng và lõi đá.
- Từ trường: Cơ chế tạo ra từ trường đặc trưng của Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương, vốn luôn là một ẩn số đối với các nhà thiên văn học.
Trước đây, chúng ta vẫn tin rằng các lớp băng nóng bên dưới bầu khí quyển hydro-heli chỉ gồm nước, metan và amoniac. Tuy nhiên, những phát hiện mới này chứng minh rằng dưới áp lực khủng khiếp, các hợp chất đơn giản có thể biến đổi thành những thực thể vật lý phức tạp và khó lường hơn nhiều.
Nghiên cứu này không chỉ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về “nội thất” của các hành tinh băng mà còn mở rộng giới hạn hiểu biết của nhân loại về cách vật chất vận hành trong những môi trường cực đoan nhất vũ trụ.
Bạn nghĩ sao về khả năng tìm thấy các dạng vật chất mới tương tự trong vũ trụ bao la? Hãy để lại ý kiến và đừng quên theo dõi các tin tức khoa học mới nhất tại đây!
