Используя компьютерное моделирование, химики рассчитали, какие молекулы могут находиться в настоящее время в глубинах Урана, Нептуна и ледяных спутников гигантских планет.
Ученые открыли, что при высоких температурах, типичных для недр таких планет, формируются экзотические молекулы и макромолекулы полимеров.
Эти соединения включают угольную кислоту и ортоугольную кислоту, известную также как «кислоту Гитлера».
«Меньшие по размерам, по сравнению с Юпитером и Сатурном, газовые гиганты Уран и Нептун состоят в основном из углерода, водорода и кислорода.
Мы нашли, что при давлениях в несколько миллионов атмосфер в их недрах формируются весьма экзотические соединения. Ядра этих планет могут состоять в основном из этих веществ», – говорит глава Лаборатории компьютерного дизайна материалов МФТИ профессор Артем Романович Оганов.
Команда, возглавляемая Огановым, разработала самый универсальный и мощный в мире алгоритм предсказания структуры кристаллов и химических соединений – USPEX (Universal Structure Predictor: Evolutionary Xtallography).
В недавние годы ученые использовали этот алгоритм для открытия нескольких субстанций, которые являются «запрещенными» в классической химии и могут оказаться стабильными при высоких давлениях (Na3Cl, NaCl7 и др.).
В новом исследовании Габриэль Салех (главный автор работы) из МФТИ и Оганов изучили химическое поведение систем углерод-водород-кислород при высоких давлениях, достигающих 400 ГПа.
Ученые обнаружили, что при этих давлениях многие термодинамически неустойчивые при давлениях, близких к атмосферному, соединения, такие как, например, угольная кислота и ортоугольная кислота, геометрическая структура которой напоминает собой свастику.
Как считают авторы работы, каменистые ядра планет Урана и Нептуна могут быть покрыты с внешней стороны слоем кристаллов угольной кислоты, препятствующих прямому контакту ядер с подповерхностными океанами этих планет.