冰巨行星極端內部解謎，簡單碳氫物質存在「準一維超離子態」

在冰巨行星深處，熟悉元素可能以陌生方式表現，比如科學家拆解天王星與海王星內部發現裡面物質跟地球碳、氫完全不同，一碳化一氫（Carbon hydride）於極端壓力溫度條件可以形成「準一維超離子態」。

天王星、海王星雖然被稱為冰巨行星，但這裡的「冰」並非我們熟悉冰塊，而是水、甲烷、氨等含氫、含碳、含氮物質在極端高壓高溫下形成的奇異熱冰狀態。

過去數據顯示，天王星、海王星外部氫氦大氣層、內部岩石核心之間存在多層不尋常熱冰，可能由水（H2O）、甲烷（CH4）、氨（NH4）組成，這些材料於極端條件可能呈現我們不熟悉的形式，科學家常透過實驗與理論模型探索其內部構成。

卡內基科學研究所團隊近日透過超級電腦和 AI 模擬 500～3,000 GPa 大氣壓、4,000～6,000 K 溫度的冰巨行星內部環境條件，發現一碳化一氫（Carbon hydride）形成結構化六方晶格，其中氫原子優先沿著有序碳結構內明確的螺旋狀路徑移動，產生準一維超離子態（quasi-one-dimensional superionic state）。

行星深處材料的內部原子沿著「螺旋樓梯」行進有什麼意義？研究人員解釋，氫的定向運動可能影響行星內部熱量和電流流動，反過來影響能量分布芬是，有助解釋冰巨行星怪異磁場。

該研究告訴我們即使是最簡單的化學系統，在極端條件下也可能變得超乎想像複雜，這些天然化學實驗室可能為人類打開新一扇科學大門。

新論文發表在《自然通訊》（Nature Communications）期刊。