I djupet av Neptunus och Uranus kan nya tillstånd av materia existera

 

Bild https://carnegiescience.edu  illustration av den förutsagda hexagonala (en polygon med sex sidor vars sidor kan ha olika längder) kolhydridföreningen under Neptunus-liknande inre förhållanden. I denna struktur bildar kol de yttre spiralkedjorna (gula) och väte de inre spiralkedjorna (blå) vilket är förenligt med det kvasi-endimensionella superjonbeteendet som identifierats i datasimuleringar med första principer. Med tillstånd: Cong Liu.

Mätningar av Uranus och Neptunus täthet visar att insidan av dessa jätteplaneter innehåller mellanlager av okonventionella "heta isar" under deras väte- och heliumatmosfäriska höljen ovanför deras steniga kärnor. Dessa lager tros bestå av vatten (H2O), metan (CH4) och ammoniak (NH4) och på grund av de extrema förhållandena tros exotiska faser uppstå här.

Fysiken i dessa högtrycks- och högtemperaturområden kan ge upphov till okonventionella materiatillstånd vilket är anledningen till att teoretiker och experimentella forskare försöker förutsäga och återskapa vad som kan finnas där.

Med hjälp av högpresterande datorer och maskininlärning utförde Liu och Cohen vid Carnegie Science Forskningsinstitut i Washington, USA grundläggande kvantfysiksimuleringar av kol-vätebindningar (CH) under tryck från nästan 5 miljoner till nästan 30 miljoner gånger atmosfärstrycket (500 till 3 000 gigapascal) och vid temperaturer från  3700 Celsius till 5700 Celsius.

Deras verktyg förutspådde framväxten av ett ordnat hexagonalt ramverk där väteatomer rör sig längs spiralbanor och skapar ett kvasi-endimensionellt superjontillstånd.

Superjoniska material befinner sig i ett ovanligt tillstånd ett mellan fasta ämnen och vätskor en typ av atomer som förblir ordnade i ett kristallint ramverk och en typ som blir blir rörligt.

"Denna nyligen förutsagda kol–väte-fas är särskilt slående eftersom atomrörelsen inte är helt tredimensionell," förklarar Cohen. "Istället rör sig väte  längs väldefinierade helixbanor inbäddade i en ordnad kolstruktur."

Denna riktning av rörelse har viktiga implikationer för hur värme och elektricitet rör sig genom planeters inre. Ett sådant beteende kan påverka inre energiomfördelning, elektrisk ledningsförmåga och möjligen tolkningen av magnetfältsgenerering hos isjättar.

Fyndet utökar också vår förståelse av beteendet hos enkla föreningar under extrema förhållanden vilket tyder på att även enkla system kan organisera sig i oväntat komplexa faser.

"Kol och väte är bland de mest förekommande grundämnena av  materia i en planet. Men materians kombinerade beteende under jätteplanetsförhållanden är långt ifrån helt förstått," beskriver Liu.

Utöver planeters inre kan förmågan att identifiera starkt riktade framväxande fenomen i kondenserad materia få konsekvenser för nuvarande materialvetenskap och teknik.

Deras forskningsarbete är publicerat i Nature Communications och visar hur de förutspår att ett kvasi-endimensionellt superjoniskt tillstånd av kol-vätebindning existerar under de extrema tryck och temperaturer som finns djupt inne i Neptunus och Uranus.

Jupiters röda storm (fläcken) är linsformad och går djupare ner i Jupiters atmosfär än man tidigare trott.

 

Den stora röda fläcken  på Jupiter är ett stort röd- brunfärgat anticykloniskt stormsystem i planeten Jupiters atmosfär vid 22:a breddgraden söder om Jupiters ekvator. En storm som har pågått i minst 191 år och kanske så mycket som 356 år (eller längre ändå men inga tidigare mänskliga observationer finns gjorda). Stormen är så stor att tre jordklot skulle kunna rymmas i den. Nya studier av stormen har visat att det meteorologiska fenomenet går djupare ner i atmosfären än vad man tidigare trodde och  är format som en platt lins med en diameter av  cirka 25800 km.

 

Virvelstormen, den största av många sådana likande på Jupiter men betydligt mindre finns i Jupiters atmosfär. Den stora röda sträcker sig ner till ca 820 km i atmosfären vilket är ca 16 mil djupare ner än tidigare analyser indikerat. Två grupper av forskare publicerade nyligen sin nya analys av data från juno-rymdfarkosten  i den vetenskapliga tidskriften Science.

 

Ett team från Southwest Research Institute i San Antonio satte ihop en 3D-karta över Jupiters atmosfär vilket gav forskare en förståelse för hur Jupiters  våldsamma atmosfär fungerar, säger Scott Bolton  SWRI:s forskare och författare till en av studierna.

Juno, som lanserades 2011  har funnits i omloppsbana runt Jupiter sedan juli 2016 och har skickat och skickar ännu tillbaka värdefull data till forskare på Jorden.

Bild vikipedia där man ser den cykliska rörelsen på den stora röda fläcken, avbildad av Cassini-rymdfarkosten.

Värme på månen Europa gör förhoppningen om liv i dess jättehav av vatten än intressantare att försöka undersöka.

Månen Europa Jupiters fjärde i storlek största måne är varmare än man tidigare trott.  Isplanetens yta är en mosaik av is och sprickor.

Under ytan på ett djup av ca 10 mil finns ett hav större än Jordens hav. Det är detta hav som tros göra planeten varmare än vad man tidigare ansett.

Vatten behöver någon värmekälla för att hålla sig isfritt och vattnet här av en storlek större än hela Jordens yta och har en värmekälla. Säkert av samma slag som alla andra planeter en varm inre kärna och vatten som värms av varma källflöden.

Europa finns runt Jupiter och är dess fjärde i storlek största måne och en av de intressantaste objekten i vårt solsystem i jakten på liv.