Цивилизация
Химики из МФТИ и Сколтеха с помощью компьютерного моделирования выяснили, из каких веществ могут состоять недра Урана, Нептуна и ледяных спутников планет-гигантов: оказалось, что при высоких давлениях, характерных для их недр, образуются экзотические кристаллические и полимерные соединения — включающие угольную и ортоугольную кислоты, известную так же как «кислота Гитлера». Результаты исследования опубликованы в престижном журнале Scientific Reports.
«Газовые гиганты «среднего класса» — Уран и Нептун — в основном состоят именно из углерода, водорода и кислорода. Мы выяснили, что при давлении в несколько миллионов атмосфер в их недрах должны формироваться соединения, невозможные в земных условиях. Не исключено, что ядра этих планет могут в значительной степени состоять из этих экзотических веществ», – говорит ведущий автор исследования Артем Оганов, руководитель лаборатории компьютерного дизайна материалов МФТИ и профессор Сколтеха.
Группа под руководством Оганова разработала самый универсальный и мощный на сегодня алгоритм предсказания структуры химических соединений – USPEX (Universal Structure Predictor: Evolutionary Xtallography). С его помощью ученым за последние годы удалось открыть множество веществ, «запрещенных» классической химией, которые могут быть стабильными при высоких давлениях. Это, например, несколько ранее неизвестных вариантов соли – Na3Cl, NaCl3, NaCl7 и даже Na3Cl2 и Na4Cl3, а также экзотические новые соединения магния, кремния и алюминия, которые могут существовать в недрах суперземель.
Оганов и Салех предприняли поиск всех стабильных соединений в диапазоне до 400 гигапаскалей (около 4 млн атмосфер) и нашли множество новых веществ. В их числе клатрат (соединение включения) молекулярного водорода и метана 2CH4:3H2, стабильный от 10 до 215 гигапаскалей.
Кроме того, выяснилось, что при давлении выше 0,95 гигапаскаля (около 10 тыс. атмосфер) становится термодинамически стабильной угольная кислота (H2CO3). Это очень необычно для вещества, которое крайне неустойчиво в обычных условиях – требует для синтеза сильных кислот и сохраняется только в вакууме при очень низких температурах, пишут авторы статьи.
