在空间的冰巨人内：科学家以小规模重建物理过程

时间：2022-04-28 11:25:01 来源：

在这项研究中，学者们在极端温度和压力条件下分析了水的电力和水热，例如在冰巨星内部发生的那些，以及其中的许多外部行星。研究其表面下面发生的现象，实际上是了解这些天体的演变的关键，建立他们的年龄，并将光线放在磁场的几何形状和演变上。

通过重建小规模，在冰巨大行星中进行的物理过程，例如天王星和海王星，一种新的计算机模拟方法允许在目前的结构和过去的演变上脱落。该研究已在自然通信中公布。

一种新的理论方法铺设了模拟冰巨人天王星和海王星内部的方式，因为在其中包含的水上的计算机模拟。由Sissa的科学家开发的工具，来自里雅斯特的科斯塔和洛杉矶最近发表于自然通信的加州大学，允许人们分析在物理条件下发生的热电流程，这些过程通常无法通过实验再现，更容易低成本方法。在这项研究中，学者们在极端温度和压力条件下分析了水的电力和水热，例如在冰巨星内部发生的那些，以及其中的许多外部行星。研究其表面下面发生的现象，实际上是了解这些天体的演变的关键，建立他们的年龄，并将光线放在磁场的几何形状和演变上。

微观尺度讲述数十亿年的故事

“氢气和氧气是宇宙中最常见的元素，与氦气一起。很容易推断出水是许多天体的主要成分之一。Ganymede和欧洲，木星的卫星，以及土星的卫星，目前在哪个水的海洋躺下的冰冷表面。海王星和天王星也可能主要由水组成“，Federico Branselli和Stefano Baroni，第一和最后一个作者，解释。“我们对行星室内设计的了解” - 学者说 - “基于地球表面和磁场的特征，它们本身受到其内部结构的物理特性的影响，如能量，质量和充电的运输内部中间层。这就是为什么我们开发了一种理论和计算方法来计算水的热量和导电性，在这种天体中发生的阶段和条件中，从尖端模拟到几百个原子的微观动态并结合到无需任何进一步的ad-hoc近似的电子量子。通过模拟纳秒的分数的原子尺度，我们能够理解在数十亿年的时间尺度上发生了巨大的群众。

冰，液体或硬质失线：完全不同的水

学者分析了三个不同的水阶段：冰，液体和表面，在这些行星内部层的典型的极端温度和压力条件下。Grasselli和Baroni解释说：“在这种异国情调的身体状况中，我们不能想到我们习惯的冰。甚至水实际上是不同的，密集，几个分散成正极和负离子，从而携带电荷。超级水在液体和固相之间的某处：H 2 O分子的氧原子在结晶晶格中组织，而氢原子在带电流体中自由地漫射“。这三种不同形式中的水产生的热敏电流和电流的研究对于许多未解决的问题来说是必不可少的。

运输热量和电力以了解过去和现在

这两个科学家们还说明“内部电流是在地球磁场的基础上。如果我们了解前流动的流动，我们就可以了解更多关于后者的“。而不仅如此。“热电和电气传输系数决定了行星的历史，如何且何时形成，它如何冷却。因此，使用适当的工具，与我们开发的工具一样至关重要。特别地，从我们的研究中出现的热传导性能使我们能够假设冷冻核心的存在可以解释天王性的异常低光度，因为由于其内部朝向表面的极低热量通量。“此外，针对外部阶段的导电率远远大于天王星和海王星的先前磁场产生模型中的假设。由于隐液思想在产生磁场的对流流体区域下方的致密和缓慢的行星层主导，因此这种新的证据可能对两个行星的磁场的几何和演变的研究产生很大影响。

参考：“来自AB Initio分子动态模拟的冰巨型条件的H2O热量和电荷运输”由Federico Grasselli，Lars Stixrude和Stefano Baroni，2012年7月17日，Nature Communications.doi：
10.1038 / S41467-020-17275-5

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