Penelitian komputasi baru menunjukkan bahwa interior Uranus dan Neptunus mungkin mengandung bentuk materi yang sebelumnya tidak diketahui. Para ilmuwan telah mengidentifikasi “keadaan superionik kuasi-satu dimensi” karbon hidrida—sebuah penemuan yang secara mendasar dapat mengubah pemahaman kita tentang bagaimana planet masif ini berfungsi.
Misteri Raksasa Es
Uranus dan Neptunus diklasifikasikan sebagai “raksasa es”, sebuah istilah yang mengacu pada komposisinya, bukan suhunya. Berbeda dengan raksasa gas Jupiter dan Saturnus, yang sebagian besar terdiri dari hidrogen dan helium, planet-planet ini memiliki lapisan “es panas” tebal yang terletak di antara atmosfer luar dan inti batuannya.
Lapisan ini terdiri dari air, metana, dan amonia. Namun, kondisi di dalam planet ini sangat ekstrem sehingga aturan kimia standar tidak berlaku lagi. Untuk memahami lingkungan ini, para peneliti harus melihat melampaui wujud materi tradisional—padat, cair, dan gas—untuk mengeksplorasi fisika eksotik yang lahir dari tekanan dan panas yang kuat.
Keadaan Materi Hibrida
Dengan menggunakan komputasi kinerja tinggi dan pembelajaran mesin, tim yang dipimpin oleh Dr. Cong Liu dari Carnegie Institution for Science menyimulasikan perilaku karbon hidrida dalam kondisi yang meniru interior terdalam planet-planet ini. Simulasi difokuskan pada:
* Tekanan Ekstrim: 500 hingga 3.000 gigapascal (hingga 30 juta kali tekanan atmosfer bumi).
* Suhu Tinggi: 4.000 hingga 6.000 Kelvin.
Hasilnya mengungkapkan keadaan superionik, fase materi langka yang bertindak sebagai hibrida antara benda padat dan cair. Dalam keadaan ini, satu jenis atom membentuk kerangka kristal yang kaku (karbon), sedangkan jenis atom lain (hidrogen) menjadi bergerak dan mengalir melalui struktur tersebut.
Penemuan “Spiral”.
Apa yang membuat temuan spesifik ini unik adalah arah pergerakan hidrogen. Daripada mengalir bebas ke segala arah seperti cairan, atom hidrogen bergerak sepanjang jalur heliks (spiral) yang terdefinisi dengan baik dalam struktur karbon.
“Fase karbon-hidrogen yang baru diprediksi ini sangat mengejutkan karena gerakan atom tidak sepenuhnya bersifat tiga dimensi,” kata Dr. Ronald Cohen dari Carnegie Institution for Science. “Sebaliknya, hidrogen bergerak secara istimewa di sepanjang jalur heliks yang terdefinisi dengan baik dan tertanam dalam struktur karbon yang teratur.”
Mengapa Ini Penting bagi Ilmu Pengetahuan Planet
Penemuan ini lebih dari sekedar keingintahuan teoritis; hal ini memiliki implikasi besar terhadap karakteristik fisik Uranus dan Neptunus. Karena atom hidrogen bergerak dengan cara yang spesifik dan terarah, mereka akan mempengaruhi dua proses penting di planet ini:
- Redistribusi Panas: Cara energi berpindah dari inti ke permukaan bergantung pada cara atom bergerak di bagian dalam.
- Pembentukan Medan Magnet: Konduktivitas listrik lapisan-lapisan ini merupakan pendorong utama cara sebuah planet menghasilkan medan magnetnya. Jika materi di dalamnya bersifat “kuasi satu dimensi”, hal ini akan mengubah cara aliran listrik, yang mungkin menjelaskan ciri magnet unik yang diamati pada raksasa es.
Kesimpulan
Dengan mengungkap perilaku kompleks dalam kombinasi sederhana antara karbon dan hidrogen, para peneliti telah menunjukkan bahwa bahkan unsur yang paling umum pun dapat tersusun menjadi pola yang tidak terduga di bawah tekanan. Temuan ini memberikan sudut pandang baru yang dapat digunakan untuk menafsirkan dinamika internal dan misteri magnetik raksasa es di tata surya.
