في أعماق نظامنا الشمسي – وهو عالم تلتقي فيه الكيمياء بالتكهنات – أبلغ العلماء عن احتمال وجود جزيء يعرف باسم أكواديوم، وهو ابن عم بعيد المنال لأيون الأمونيوم. إذا كان هذا صحيحًا، فقد يفسر الشذوذات في المجالات المغناطيسية لنبتون وأورانوس.
وهذا أمر مهم لأن الماء المستقر، الذي يتكون من أربع ذرات هيدروجين وذرة واحدة من الأكسجين (H4O2+)، لم يتم ملاحظته من قبل بسبب حاجز الطاقة العالي الذي ينطوي عليه إضافة بروتون ثانٍ إلى جزيء الهيدرونيوم (H3O+). وهذه هي الطريقة التي يجب أن يتم تشكيلها aquodiium. ومع ذلك، فإن إنشاء الهيدرونيوم أسهل قليلاً. ويتشكل من خلال العملية الأساسية لإضافة بروتون إلى الماء. إن القفز من الهيدرونيوم إلى الماء هو الجزء الصعب.
متعلق ب: تم العثور على 3 أقمار جديدة صغيرة حول أورانوس ونبتون، وأحدها صغير جدًا
ومع ذلك، وبمساعدة نماذج حاسوبية متقدمة، حدد الباحثون موطنًا محتملًا للأكواديوم: الضغوط الشديدة الموجودة في قلب العملاقين الجليديين أورانوس ونبتون. والأهم من ذلك، أن وجوده في هذه البيئة الجليدية المكثفة قد يساعد في تفسير المجالات المغناطيسية غير العادية للكواكب – ومن الغريب أن كلاهما يميل بشدة بالنسبة لمحور دورانه ويبتعد بشكل كبير عن مراكز الكواكب.
هل يمكن إلقاء اللوم على أكواديوم؟
كيمياء غريبة لعوالم غريبة
نظرًا لتشابه الحجم والكتلة، فإن نواة نبتون وأورانوس متطابقة تقريبًا. يمتلك كلاهما نوى صخرية مثل المشتري وزحل، ولكن على عكس جيرانهما الأكبر حجمًا، فإن ضغوطهما الداخلية ليست كافية لتحويل الهيدروجين الجزيئي إلى معدن سائل موصل للكهرباء. وبدلاً من ذلك، تتشكل طبقة كبيرة من الماء الجليدي والأمونيا على عمق حوالي 12427 ميلاً (20000 كيلومتر) تحت أسطح هذه العوالم.
وهنا تصبح الأمور مثيرة للاهتمام: يقترح مؤلفو الدراسة أن المجالات المغناطيسية غير العادية للكواكب يمكن أن تتولد عن طريق الأيونات التي تعمل كحاملات للشحنة. الأيونات هي ذرات أو جزيئات ذات شحنة كهربائية صافية ناتجة عن فقدان أو اكتساب إلكترون واحد أو أكثر. هذه الأيونات المرتبطة بالمجالات المغناطيسية لأورانوس ونبتون لا يجب أن توجد فقط كبروتونات مستقلة، ولكن يمكن أن تشمل أيضًا الهيدرونيوم والأمونيوم والأكوديوم.
في الكيمياء، يوجد الجزيء عادة في أدنى أشكال الطاقة، والمعروفة باسم الحالة الأرضية. وذلك لأن الطبيعة تميل إلى اتباع المسار الأقل مقاومة، والحالة الأرضية تقلل من عوامل مثل إجهاد الرابطة، مما يعني أن الذرات داخل الجزيء ترتبط بزوايا أقل من المثالية، والتنافر الكهروستاتيكي، حيث الذرات أو المجموعات المشحونة داخل الجزيء جزيء يتنافر مع بعضها البعض. يكمن التحدي في تكوين الأكوديوم (H4O2+) في التنافر الكهروستاتيكي المتزايد والإجهاد الذي يحدث عند إضافة بروتون ثانٍ إلى أيون الهيدرونيوم – إن الأمر يشبه محاولة الجمع بين مغناطيسين موجبي الشحنة.
عند إضافة بروتون إلى الماء لتكوين الهيدرونيوم، يمكن التغلب على هذين العاملين بسهولة أكبر؛ يحتوي الجزيء الناتج على شحنة موجبة متوضعة على واحدة فقط من ذرات الأكسجين، مع ترتيب ذرات الهيدروجين في شكل هندسي مستقر حول ذرة الأكسجين في المركز. للانتقال من هذا الوضع إلى الماء، ستحتاج إلى إضافة بروتون ثانٍ إلى البنية – ولكن هذا من شأنه أن يزيد من كمية الشحنة الموجبة في الجزيء، مما يؤدي إلى تنافر إلكتروستاتيكي كبير بين كل من البروتونات المشحونة إيجابيًا وتعطيل الهيدرونيوم الموجود التركيب الجزيئي، وخلق سلالة.
قصص ذات الصلة:
– أورانوس ونبتون هما في الواقع لونان أزرقان متشابهان، كما تكشف الصور الملونة “الحقيقية”.
– الكويكبات الجليدية تساعد تلسكوب جيمس ويب الفضائي في الكشف عن تاريخ نبتون
– أتساءل كيف يبدو الأمر عند الوقوع في أورانوس؟ هؤلاء العلماء يفعلون ذلك أيضًا
في ظل الظروف العادية، لا تسمح هذه العوامل بتكوين ماء مستقر. الطريقة الوحيدة التي قد يكون بها ذلك ممكنة هي وجود طاقة كافية في التفاعل قوة ليتجمع الجزيء معًا على أية حال، وسط كل هذا الضغط والتنافر والمضاعفات الأخرى التي لم تتم مناقشتها حتى. ليس لدينا هذا النوع من الطاقة على الأرض. ومع ذلك، في ظل الظروف القاسية في أورانوس ونبتون، قد يكون هناك بالفعل ما يكفي من الطاقة.
أفاد العلماء أن الأكوديوم ظهر كنتيجة معقولة في عمليات المحاكاة الخاصة بهم على وجه التحديد لأن الضغوط العالية جدًا الموجودة في هذه العوالم تشجع على ربط أيونات الأكسجين والهيدروجين بحيث يمكن تثبيت الأكوديوم. وإذا كان هناك ماء مستقر في هذه الكواكب، حسنًا، فقد نكون أخيرًا على طريق فك التشفير حيث تحصل على مجالاتها المغناطيسية الغريبة.
ونشرت الدراسة في مايو في المجلة المراجعة البدنية ب.