Molécula exótica podría estar afectando los campos magnéticos de Urano y Neptuno
Una molécula recientemente apodada «aquodiium» podría cambiar nuestra comprensión de Urano y Neptuno. Imagina una molécula de agua común con dos protones adicionales adheridos, resultando en una carga doblemente positiva.
Una vista de Urano tomada por la sonda Voyager 2. Crédito: NASA/JPL.
Los campos magnéticos de Urano y Neptuno son un misterio para los científicos. A diferencia de la Tierra, donde el magnetismo se genera por el movimiento de una mezcla de hierro y níquel líquido, o de Júpiter y Saturno, donde el hidrógeno se comprime hasta convertirse en un metal, en Urano y Neptuno la situación es diferente. Se cree que sus campos magnéticos provienen de la circulación de líquidos que contienen iones cargados.
Sin embargo, los científicos no saben exactamente qué iones están presentes y en qué cantidades. Comprender esto podría explicar por qué los campos magnéticos de estos planetas son tan peculiares: están desalineados con sus ejes de rotación y desplazados de sus centros.
Nuevas perspectivas
El profesor Artem R. Oganov de Skoltech, coautor de un estudio reciente publicado en Physical Review B, explica la diferencia entre conductividad iónica y electrónica.
«En Júpiter, el hidrógeno actúa como un metal líquido debido a los electrones libres que circulan entre los átomos de hidrógeno comprimidos. En Urano, se cree que los protones (iones de hidrógeno) son los portadores de carga, quizás en forma de ion hidronio (H3O+) o ion amonio (NH4+). Nuestro estudio sugiere la existencia de un ion adicional, el H4O2+, que es muy interesante desde el punto de vista químico», dijo.
La química del aquodiium
En química, la hibridación sp3 describe cómo los electrones se organizan en un átomo, creando estructuras como el metano (CH4) o el agua (H2O). Cuando un ion de hidrógeno (H+) se une a una molécula de agua, se forma el ion hidronio (H3O+), común en soluciones ácidas.
Pero, ¿es realmente posible agregar otro protón al ion hidronio para formar H4O2+? Según el profesor Xiao Dong de la Universidad de Nankai, otro de los coautores, dos factores pueden hacerlo posible: una presión extremadamente alta y un ambiente ácido. La alta presión reduce el volumen de la materia y facilita la unión de protones adicionales, mientras que un ambiente ácido proporciona los protones necesarios.
Un diagrama explicando la formación del aquodiium. Crédito: Skoltech.
Simulaciones avanzadas
Usando simulaciones computacionales, los científicos predijeron que a presiones de aproximadamente 1.5 millones de atmósferas y temperaturas de unos 3.000 grados Celsius, se pueden formar iones de aquodiium (H4O2+).
Estos iones podrían desempeñar un papel crucial en el comportamiento de los líquidos en Urano y Neptuno. En las profundidades de estos planetas, donde hay un océano de agua líquida bajo una presión extrema y posiblemente con algo de acidez, los iones de aquodiium podrían contribuir a los campos magnéticos y otras propiedades de estos mundos. Incluso podrían formar minerales desconocidos hasta ahora bajo estas condiciones extremas.
El estudio ofrece una nueva perspectiva sobre los procesos que ocurren en los gigantes de hielo y podría ayudar a resolver algunos de los misterios de sus campos magnéticos.
Fuente: Skoltech. Edición: MP.
