Aquodiium phân tử kỳ lạ không hình thành trên Trái đất có thể nằm sau từ trường kỳ lạ của Sao Hải Vương và Sao Thiên Vương [Study]

Aquodiium phân tử kỳ lạ không hình thành trên Trái đất có thể nằm sau từ trường kỳ lạ của Sao Hải Vương và Sao Thiên Vương [Study]
(Ảnh: Wikimedia Commons/Medium69)

Sao Hải Vương và Sao Thiên Vương có từ trường kỳ lạ, có thể là do một phân tử chỉ có ở chúng và không thể tạo ra trên Trái đất.

Tại sao sao Hải Vương và sao Thiên Vương có từ trường kỳ lạ?

trong một nghiên cứu mớiCác nhà khoa học đã phát hiện ra sự hiện diện có thể có của một chất hóa học được gọi là aquodiium, một họ hàng khó nắm bắt của ion amoni. Nếu chính xác, điều đó sẽ giải thích cho sự bất thường trong từ trường của Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương.

Lõi của Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương gần giống nhau vì cùng khối lượng và kích thước. Giống như Sao Mộc và Sao Thổ, cả hai đều có lõi đá, nhưng không giống như những nước láng giềng lớn hơn, áp suất bên trong của chúng không đủ để biến hydro phân tử thành kim loại lỏng dẫn điện. Đúng hơn, một lớp phủ amoniac và nước lạnh khá lớn tạo thành khoảng 20.000 km (12.427 dặm) bên dưới bề mặt của những thế giới này.

Đây là lúc mọi thứ trở nên thú vị – theo các tác giả của nghiên cứu, các ion hoạt động như chất mang điện có thể là nguyên nhân gây ra từ trường đặc biệt của các hành tinh. Các nguyên tử hoặc phân tử nhận thêm hoặc mất đi một hoặc nhiều electron có thể có một điện tích gọi là ion.

Những ion liên quan đến từ trường của Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương cũng có thể bao gồm hydronium, amoni và aquodiium chứ không chỉ là các proton tự do.

Điều này rất có ý nghĩa vì sự hình thành ổn định của aquodiium – bốn nguyên tử hydro và một nguyên tử oxy, hay H4O2+ – chưa bao giờ được phát hiện trước đây do hàng rào năng lượng cao liên quan đến việc bổ sung proton thứ hai vào phân tử hydronium (H3O+). cần thiết cho sự hình thành aquodiium. Mặt khác, việc chế tạo hydro có phần đơn giản hơn. Quá trình cơ bản của nước proton tạo ra nó. Khía cạnh khó khăn là sự chuyển đổi từ hydronium sang aquodiium.

Trong những trường hợp điển hình, những nguyên tố này ngăn cản sự hình thành aquodiium ổn định. Nó sẽ chỉ khả thi nếu phản ứng có đủ năng lượng để đẩy các phân tử lại với nhau bất chấp mọi lực căng, lực đẩy và những khó khăn chưa được đề cập khác. Loại năng lượng đó không có trên Trái đất. Tuy nhiên, môi trường khắc nghiệt của Sao Hải Vương và Sao Thiên Vương có thể cung cấp đủ năng lượng.

Bằng cách sử dụng các mô phỏng tính toán phức tạp, các nhà khoa học đã xác định được một môi trường hợp lý cho aquodiium—áp suất cực lớn hiện diện trong lõi của Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương. Hơn nữa, sự hiện diện của nó trong môi trường khắc nghiệt, lạnh lẽo này có thể giải thích từ trường đặc biệt của các hành tinh, vốn bị lệch một cách kỳ lạ so với trục quay của chúng.

Tại sao sự hình thành Aquodiium lại đầy thách thức?

Trong hóa học, một phân tử thường tồn tại ở trạng thái cơ bản hoặc trạng thái năng lượng thấp nhất. Điều này là do thiên nhiên ưu tiên con đường có ít lực cản nhất và trạng thái cơ bản làm giảm các yếu tố như lực đẩy tĩnh điện, xảy ra khi các nguyên tử hoặc nhóm tích điện trong phân tử đẩy nhau và biến dạng liên kết, xảy ra khi các nguyên tử trong phân tử được kết nối với nhau ít hơn. – góc độ lý tưởng hơn. Việc tạo ra aquodiium (H4O2+) là một thách thức vì việc thêm một proton thứ hai vào ion hydronium sẽ gây ra lực đẩy và sức căng tĩnh điện lớn hơn, tương tự như việc đưa hai nam châm tích điện dương lại với nhau.

Cả hai trở ngại này đều dễ dàng vượt qua hơn khi thêm một proton vào nước để tạo ra hydronium. Phân tử thu được có điện tích dương chỉ tập trung vào một nguyên tử oxy và các nguyên tử hydro được nhóm lại thành một hình học ổn định xung quanh nguyên tử oxy ở trung tâm.

Để thay đổi trạng thái này thành aquodiium, bạn cần thêm proton thứ hai vào cấu trúc. Tuy nhiên, làm như vậy sẽ làm tăng điện tích dương của phân tử và gây ra lực đẩy tĩnh điện đáng kể giữa các proton tích điện dương, làm đảo lộn cấu trúc phân tử hiện có của hydronium và gây ra sức căng.

Nguồn ScienceTimes