Matière superionique torsadée tapie dans Uranus et Neptune ?
L'Essentiel
Hydrure de carbone superionique spiralé : Un étrange nouvel état de la matière à l'intérieur d'Uranus et de Neptune
(Crédit : Zelch Csaba via Pexels)
Quelque chose d'inhabituel pourrait se produire avec la matière profondément à l'intérieur de Uranus et de Neptune. De nouvelles simulations suggèrent que le carbon hydride (CH) pourrait former un étrange état superionique dans des conditions extrêmes.
L'intérêt pour les intérieurs planétaires a grandi alors que plus de 6 000 exoplanètes ont été découvertes. Les chercheurs tentent de comprendre comment les planètes se forment et évoluent en combinant observations, expériences et simulations, en particulier en ce qui concerne la génération de champs magnétiques, comme on le voit dans des études comme celles du JWST.
Uranus et Neptune contiennent des couches de « glaces chaudes » sous leurs atmosphères externes, composées d'eau, de méthane et d'ammoniac. Sous une pression et une chaleur extrêmes, ces composés se comportent de manières inhabituelles.
Simulation de conditions extrêmes à l'intérieur des géantes de glace
(Crédit : Maël BALLAND via Pexels)
Cong Liu et Ronald Cohen ont réalisé des simulations quantiques détaillées en utilisant l'informatique haute performance et l'apprentissage automatique. Leur étude, publiée dans Nature Communications, a testé des pressions entre 500 et 3 000 gigapascals et des températures de 4 000 à 6 000 Kelvin.
Ils se sont concentrés sur le carbon hydride (CH), un mélange simple de carbone et d'hydrogène couramment présent dans les intérieurs planétaires. Dans ces conditions, le matériau a présenté des comportements non observés sur Terre.
Un état superionique spiralé
Les simulations ont révélé un état superionique quasi-unidimensionnel. Dans cette phase, les atomes de carbone forment un cadre stable, tandis que les atomes d'hydrogène se déplacent à travers lui le long de chemins spiralés et hélicoïdaux.
« Cette phase carbone-hydrogène nouvellement prédite est particulièrement frappante car le mouvement atomique n'est pas entièrement tridimensionnel. Au lieu de cela, l'hydrogène se déplace préférentiellement le long de voies hélicoïdales bien définies intégrées dans une structure de carbone ordonnée. »
Ronald Cohen
Les états superioniques se comportent en partie comme des solides et en partie comme des liquides. Ici, le mouvement de l'hydrogène est directionnel et contrôlé.
(Crédit : Dmitry Voronov via Pexels)
Implications pour les champs magnétiques planétaires
Ce mouvement pourrait influencer la manière dont la chaleur et l'électricité sont transportées, ce qui est lié à la génération de champs magnétiques, tout comme les observations de télescopes spatiaux avancés sur des phénomènes cosmiques comme celles-ci.
Uranus et Neptune ont des champs magnétiques de forme inhabituelle. Une couche avec ce comportement directionnel pourrait aider à les expliquer. De tels aperçus s'alignent avec des missions en cours comme l'ESA Space Rider.
« Le carbone et l'hydrogène font partie des éléments les plus abondants dans les matériaux planétaires, pourtant leur comportement combiné dans les conditions des géantes gazeuses reste loin d'être pleinement compris. »
Cong Liu
Ces résultats démontrent que même les éléments simples peuvent se comporter de manière inattendue dans des conditions extrêmes.
Références :
Vous aimerez aussi
Elijah Tobs
A seasoned content architect and digital strategist specializing in deep-dive technical journalism and high-fidelity insights. With over a decade of experience across global finance, technology, and pedagogy, Elijah Tobs focuses on distilling complex narratives into verified, actionable intelligence.
Learn More About Elijah Tobs
