천왕성 사진을 한 번이라도 본 사람이라면 전혀 놀라지 않을 소식으로, 과학자들은 얼음 거대 행성의 깊은 내부가 기이한 새로운 물질 상태를 숨기고 있을 가능성이 있다고 확인했습니다. 이 발견은 카네기 과학자 Cong Liu와 Ronald Cohen이 *Nature Communications*에 발표한 새로운 컴퓨터 시뮬레이션 덕분에 이루어졌으며, 이는 탄화수소(CH)가 압력 아래에서 정말로 이상한 짓을 벌인다는 것을 시사합니다.
그들의 연구는 이 먼 행성들의 표면 아래 깊은 곳에서 발견되는 강렬한 압력과 온도(500~3,000 기가파스칼과 4,000~6,000 켈빈을 생각해보세요) 아래에서 탄화수소가 "준-일차원 초이온 상태"에 들어갈 수 있다고 주장합니다. 이는 원자들이 M.C. Escher가 설계한 우주 지하철 시스템에 있는 것처럼 행동하기 시작한다는 멋진 표현입니다.
시뮬레이션은 탄소 원자가 정렬된 육각형 구조를 형성하는 반면, 수소 원자는 나선형 경로를 따라 이동하는 구조를 드러냈습니다. "이 새로 예측된 탄소-수소 상은 특히 인상적인데, 원자 운동이 완전히 3차원적이지 않기 때문입니다,"라고 Cohen이 설명했습니다. "대신, 수소는 정렬된 탄소 구조 내에 내장된 잘 정의된 나선형 경로를 따라 선호적으로 이동합니다." 따라서 수소는 기본적으로 매우 조직적이고, 매우 뜨겁고, 매우 압축된 콩가 라인을 추고 있는 셈입니다.
이 발견이 중요한 이유는 이러한 수소 원자의 방향성 이동이 행성의 깊은 층에서 열과 전기가 어떻게 전달되는지에 상당한 영향을 미칠 수 있기 때문입니다. 이러한 특성은 이미 바지 머리에 쓰는 행성 버전으로 유명한 천왕성과 해왕성의 자기장 생성 원리를 이해하는 데 핵심입니다.
이 연구는 간단한 진리를 강조합니다: 무엇이든 충분한 압력을 가하면, 심지어 탄소와 수소 같은 기본 원소조차도 당신이 결코 예상하지 못한 방식으로 행동하기 시작할 것입니다. "탄소와 수소는 행성 물질에서 가장 풍부한 원소 중 하나이지만, 거대 행성 조건에서 그들의 결합된 행동은 여전히 완전히 이해되지 않고 있습니다,"라고 Liu는 천체 물리학 올해의 과소평가일 수 있는 말로 결론지었습니다.
우리의 가장 바깥쪽 행성들이 왜 그런 우주 괴짜들인지 이해하는 데 도움을 주는 것 외에도, 이 연구는 지구상의 재료 과학 발전에도 정보를 제공할 수 있습니다. 물질에서 새로운 유형의 방향성 행동에 대한 비밀이 아무도 보고 싶어하지 않는 마지막 장소에 숨어 있을 수 있다는 것이 밝혀졌습니다.