భూమికి దూరంగా, యురేనస్ మరియు నెప్ట్యూన్ లోపల ఒక విచిత్రమైన కొత్త పదార్థ స్థితి ఉండవచ్చు

గ్రహాల అంతర్భాగాలు మరింత విచిత్రమైన భౌతికశాస్త్రాన్ని చూపిస్తున్నాయి

యురేనస్ మరియు నెప్ట్యూన్‌లను తరచుగా ice giants అని అంటారు, కానీ ఆ పదం తప్పుదోవ పట్టించవచ్చు. ఆ గ్రహాల లోతుల్లో, మంచు, ద్రవం, వాయువు అనే సాధారణ ఆలోచనలు పెద్దగా ఉపయోగపడవు. అక్కడ పీడనం అపారంగా ఉంటుంది, ఉష్ణోగ్రతలు వేల డిగ్రీలకు చేరుతాయి, మరియు పరిచయమైన అణువులు గుర్తించదగిన రూపంలో నిలబడవు. అలాంటి పరిస్థితుల్లో, పదార్థం రోజువారీ అనుభవం ఆధారంగా ఊహించడానికి కష్టమైన రీతుల్లో తనను తాను క్రమబద్ధం చేసుకోగలదు.

Universe Today హైలైట్ చేసిన ఒక కొత్త అధ్యయనం ఆ జాబితాలో మరో అభ్యర్థిని జోడిస్తోంది: కార్బన్ మరియు హైడ్రోజన్‌తో ఏర్పడిన “quasi-1D superionic” దశ. Nature Communications లో ప్రచురితమైన ఈ పని, కార్నెగీ ఇన్‌స్టిట్యూషన్ పరిశోధకులది, తగినంత ఎక్కువ పీడనం మరియు ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కార్బన్, హైడ్రోజన్ ఒక స్థిరమైన సమ్మేళనాన్ని ఏర్పరచవచ్చని, అందులోని అసాధారణ నిర్మాణం యురేనస్ మరియు నెప్ట్యూన్ వంటి ice giants లోపల ఉండవచ్చని సూచిస్తోంది.

ఈ ఫలితం నిలబడితే, అది గ్రహాల exotic materials జాబితాలో కొత్త పదార్థ స్థితిని చేర్చుతుంది; అలాగే ఈ దూర ప్రపంచాల అంతర్గత నిర్మాణం మరియు పరిణామం గురించి శాస్త్రవేత్తలు ఆలోచించే విధానాన్ని మార్చవచ్చు.

ప్రతిపాదిత పదార్థం ఎలా ప్రవర్తిస్తుంది

ఈ అధ్యయనం గ్రహ శాస్త్రంలో ఉన్న ఒక తెలిసిన సమస్యతో మొదలవుతుంది. methane మరియు ఇలాంటి అణువులు ice giants లోపల ఉన్న తీవ్ర పరిస్థితుల్లో అలాగే నిలబడతాయని ఆశించలేం. గత పరిశోధనలు methane సుమారు 95 gigapascals వద్ద విచ్ఛిన్నమై, హైడ్రోజన్-సమృద్ధమైన పదార్థాలు మరియు వజ్రం వంటి carbon allotropes ను ఉత్పత్తి చేస్తుందని సూచించాయి.

కొత్త పరిశోధన ఆ పరిధిని చాలా దూరంగా దాటుతోంది. మూల పాఠ్యం ప్రకారం, 1100 gigapascals పైగా పీడనాల్లో కార్బన్, హైడ్రోజన్ ఒక స్థిరమైన సమ్మేళనాన్ని ఏర్పరుస్తాయి; అందులో కార్బన్ అణువులు chiral helix ఆకారంలో ఉన్న గట్టి జాలకంలో బంధించబడతాయి. అది మాత్రమే అసాధారణం. కానీ ఉష్ణోగ్రతను జోడించినప్పుడు మరింత ఆసక్తికరమైన ప్రవర్తన కనిపిస్తుంది.

1000 నుండి 3000 kelvin మధ్య, ఆ సమ్మేళనం superionic స్థితిలోకి ప్రవేశిస్తుందని నివేదిక చెబుతోంది. superionic పదార్థంలో, నిర్మాణంలో ఒక భాగం ఘనంగానే ఉంటుంది; మరొక భాగం కదిలేలా మారి, ఘన రూపకల్పనలో ద్రవంలా ప్రవర్తిస్తుంది. ఇక్కడ, మూల వివరణ ఆ భావనలో ఒక మలుపును వివరిస్తోంది: quasi-one-dimensional రూపం, అందులో కదలిక అంతర్గత నిర్మాణం వల్ల గట్టిగా పరిమితం అవుతుంది.

అందుకే “quasi-1D” అనే పేరు వచ్చింది. మూడు-ఆయామాల ఘన రూపకల్పనలో సాధారణ ద్రవ-లాంటి కదలికకు బదులుగా, రవాణా మరింత పరిమితమైన మార్గాల్లో ఛానెల్ చేయబడినట్లు కనిపిస్తోంది.

సిమ్యులేషన్‌పై పరిశోధకులు ఎందుకు ఆధారపడ్డారు

ఈ ఫలితాలు ప్రత్యక్ష ప్రయోగశాల పరిశీలనల నుండి కాకుండా సిమ్యులేషన్‌ల నుండి వచ్చాయి, దానికి మంచి కారణం ఉంది. భూమిపై ఈ పరిస్థితులను పునఃసృష్టించడం అత్యంత కష్టం. యురేనస్, నెప్ట్యూన్ అంతర్గత పీడనాలు terapascal పరిధికి చేరవచ్చు, ఇది ప్రయోగ పరికరాలు మరియు containment వ్యూహాలను రెండింటినీ సవాలు చేస్తుంది.

ఈ గ్రహాల లోపలి వాతావరణాన్ని అంచనా వేయడానికి పరిశోధకులు తరచుగా “Synthetic Uranus” వంటి computational models ను ఉపయోగిస్తారని వ్యాసం పేర్కొంటుంది. కానీ కొత్త పేపర్ మొదటి-సూత్రాల దృక్కోణాన్ని అనుసరిస్తోంది, దీని ద్వారా సరళీకృత ఊహలపై ఎక్కువగా ఆధారపడకుండా వ్యవస్థ యొక్క quantum mechanics నేరుగా ప్రవర్తనను నిర్ణయించగలదు.

దీని వల్ల కనుగొన్న విషయాలు ఖచ్చితమైనవిగా మారవు, కానీ గమనార్హంగా మారతాయి. first-principles simulations అనేవి కొత్త candidate phases బయటపడే ప్రదేశం కావడం సాధారణం; ఆ తర్వాత experimentalists వాటిని పరీక్షించే మార్గాలను కనుగొంటారు. గ్రహ శాస్త్రంలో ఇది సాధారణ క్రమం, ఎందుకంటే ఆసక్తికరమైన పరిస్థితులు అంత తీవ్రమైనవి కావడంతో theory, computation ముందుగా కదలాల్సి ఉంటుంది.

యురేనస్ మరియు నెప్ట్యూన్‌కు ఇది ఎందుకు ముఖ్యమో

ice giants లోపల ఏముందో తెలుసుకోవడం చిన్న విషయం కాదు. యురేనస్ మరియు నెప్ట్యూన్ అంతర్గత నిర్మాణం వాటి heat flow, magnetic behavior, density profiles, మరియు evolutionary history ను ప్రభావితం చేస్తుంది. exotic materials, గ్రహంలో శక్తి ఎలా కదులుతుందో మరియు వివిధ పొరలు కాలక్రమేణా ఎలా పరస్పర చర్య చేసుకుంటాయో ప్రభావితం చేయగలవు.

అక్కడ నిజంగా quasi-1D superionic carbon-hydrogen దశ ఉంటే, ఈ ప్రపంచాలలో కనిపించే కొన్ని అసాధారణ భౌతిక ప్రవర్తనలను వివరించడంలో అది భాగం కావచ్చు. మూల పాఠ్యం పూర్తి గ్రహ నమూనాను వాదించడం లేదు, కానీ ఆ పదార్థం వాటి అంతర్భాగాల్లో ఉన్న తీవ్ర వాతావరణాల్లో ఉండగలదని సూచిస్తోంది.

ఈ పని మన సౌరవ్యవస్థకు మాత్రమే కాకుండా మరింత దూరం వరకు ముఖ్యమైనది. ice-giant లాంటి గ్రహాలు exoplanet surveys లో సాధారణం, మరియు exotic అధిక-పీడన రసాయన శాస్త్రానికి మెరుగైన నమూనాలు వాటి నిర్మాణం, ఏర్పాటును శాస్త్రవేత్తలు మెరుగుగా అర్థం చేసుకోవడానికి సహాయపడతాయి. అత్యంత పీడనాల్లో materials science ఇప్పుడు comparative planetology లో భాగమవుతోంది.

గ్రహాలపై మన జ్ఞానం ఇంకా అసంపూర్తి అని గుర్తు

ఈ కథనంలో ఉన్న ప్రధాన పాఠం ఏమిటంటే, గ్రహాలు పరిశోధకులను అవి ఎక్కడ ఉన్నాయనే దానితో మాత్రమే కాదు, వాటి లోపల పదార్థం ఏమి చేయగలదనే దానితో కూడా తరచూ ఆశ్చర్యపరుస్తాయి. simulations లేదా experiments మరింత తీవ్రమైన పీడన ప్రాంతాల్లోకి చేరినప్పుడల్లా, క్రమం మరియు చలనశీలతల కొత్త కలయికలు కనిపిస్తాయి. “ఘన” మరియు “ద్రవం” స్పష్టమైన వర్గాలుగా మిగలవు. రసాయనశాస్త్రం గ్రహ గమనశీలతతో ముడిపడిపోతుంది.

ఈ అధ్యయనం యురేనస్, నెప్ట్యూన్‌లలో ప్రతిపాదిత దశ ఉందని నిరూపించదు. అయితే ఇది peer-reviewed modeling ప్రయత్నంలో ఆధారపడిన, భౌతికంగా ప్రేరేపితమైన ఒక స్పష్టమైన అవకాశాన్ని అందిస్తోంది. అది చర్చను ముందుకు నడిపించడానికి సరిపోతుంది. భవిష్యత్ పని ఆ దశ స్థిరత్వాన్ని మరింత పరీక్షించాలి, మరియు సాధ్యమైతే, ఈ అంచనాను ధృవీకరించే ప్రయోగాత్మక సంకేతాలను వెతకాలి.

ఇప్పటి వరకు, అత్యంత ఆకర్షణీయమైన takeaway సులభమైనది: ఒక ice giant లోపల భూమిపై సాధారణ సమానత లేని పదార్థ రూపాలు ఉండవచ్చు. శాస్త్రవేత్తలు ఆ ప్రపంచాల్లో ఎంత లోతుగా చూస్తారో, అవి అంత తక్కువ సంప్రదాయబద్ధంగా కనిపిస్తాయి.

ముఖ్యాంశాలు

• ఒక కొత్త సిమ్యులేషన్ అధ్యయనం అత్యంత పీడనం మరియు వేడిలో quasi-1D superionic carbon-hydrogen దశను ప్రతిపాదిస్తోంది.
• ఆ పదార్థం యురేనస్ మరియు నెప్ట్యూన్ లోపల ఉండవచ్చు.
• ఈ ఫలితం ice-giant అంతర్భాగాలు మరియు ఇలాంటి exoplanets నమూనాలను మార్చవచ్చు.

ఈ వ్యాసం Universe Today నివేదిక ఆధారంగా ఉంది. మూల వ్యాసాన్ని చదవండి.