ค้นพบความลับใต้ดาวเคราะห์น้ำแข็งยักษ์ ไฮโดรเจนเคลื่อนที่เป็นเกลียวซ่อนลึกในดาวยูเรนัสและดาวเนปจูน

นักวิทยาศาสตร์เปิดเผยพฤติกรรมสุดลึกลับของสสารที่ซ่อนอยู่ลึกลงไปในดาวยูเรนัสและดาวเนปจูน โดยพบว่าภายใต้ความกดดันและความร้อนมหาศาล อะตอมของไฮโดรเจนได้เคลื่อนที่ในรูปแบบเส้นทางรูปเกลียวซึ่งไม่เคยพบเห็นที่ไหนมาก่อนในสภาวะปกติ การค้นพบนี้ถูกเผยแพร่ผ่านวารสารเนเจอร์คอมมิวนิเคชันส์ (Nature Communications) เมื่อวันที่ 11 เมษายน พ.ศ. 2569 ซึ่งช่วยอธิบายปรากฏการณ์ที่เส้นแบ่งระหว่างสถานะของแข็งและของเหลวเลือนลง พร้อมทั้งเป็นกุญแจสำคัญที่จะช่วยไขปริศนาเกี่ยวกับสนามแม่เหล็กที่ผิดปกติของดาวเคราะห์ทั้งสองดวง

ทีมวิจัยนำโดย คอง หลิว และ โรนัลด์ โคเฮน ได้มุ่งเน้นการศึกษาไปที่ชั้นของสิ่งที่เรียกว่า "น้ำแข็งร้อน" ซึ่งเชื่อว่ามีอยู่ภายในดาวยูเรนัสและดาวเนปจูน ชั้นสสารเหล่านี้ประกอบไปด้วยน้ำ มีเทน และแอมโมเนีย โดยแทรกตัวอยู่ระหว่างชั้นบรรยากาศไฮโดรเจนและฮีเลียมชั้นนอกกับแกนกลางที่เป็นหิน ภายใต้สภาพแวดล้อมสุดขั้วที่มีความดันสูงถึง 500 ถึง 3,000 จิกะปาสคาล และอุณหภูมิร้อนระอุระหว่าง 4,000 ถึง 6,000 เคลวิน สารประกอบที่เราคุ้นเคยบนโลกได้เปลี่ยนโครงสร้างไปอย่างสิ้นเชิง

เพื่อทำความเข้าใจสภาพแวดล้อมที่มนุษย์ไม่สามารถเดินทางไปสำรวจได้โดยตรง นักวิจัยได้ใช้การจำลองเชิงควอนตัมร่วมกับเทคโนโลยีการเรียนรู้ของเครื่อง ผลลัพธ์ที่ได้เผยให้เห็นว่าคาร์บอนไฮไดรด์ได้ก่อตัวเป็นโครงตาข่ายรูปหกเหลี่ยมที่แข็งแกร่ง และภายในโครงสร้างนี้เองที่อะตอมของไฮโดรเจนได้แสดงพฤติกรรมประหลาด โดยแทนที่จะเคลื่อนที่กระจายไปในทุกทิศทางเหมือนในวัสดุทั่วไป ไฮโดรเจนกลับเคลื่อนที่อย่างเป็นระเบียบตามเส้นทางรูปเกลียวแคบๆ คล้ายบันไดวน เกิดเป็นสถานะที่เรียกว่าสถานะซูเปอร์ไอออนิกแบบเสมือนหนึ่งมิติ ซึ่งเปรียบเสมือนการผสมผสานคุณสมบัติของทั้งของแข็งและของเหลวเข้าด้วยกัน

รูปแบบการเคลื่อนที่ของไฮโดรเจนผ่านโครงสร้างดังกล่าวส่งผลโดยตรงต่อการไหลเวียนของความร้อนและกระแสไฟฟ้าภายในดาวเคราะห์ ซึ่งคุณสมบัติเหล่านี้มีความเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับการกำเนิดและรูปทรงของสนามแม่เหล็ก ดาวยูเรนัสและดาวเนปจูนมีสนามแม่เหล็กที่แปลกประหลาด คือมีความเอียงและมีจุดศูนย์กลางเยื้องออกจากแกนกลางของดาว

การค้นพบครั้งนี้นับเป็นก้าวสำคัญของวงการดาราศาสตร์และฟิสิกส์ดาวเคราะห์ ปัจจุบันนักดาราศาสตร์ค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบแล้วมากกว่า 6,000 ดวง การทำความเข้าใจพฤติกรรมของสสารพื้นฐานอย่างคาร์บอนและไฮโดรเจนภายใต้สภาพแวดล้อมสุดขั้วในระบบสุริยะของเรา จึงไม่เพียงแต่ช่วยไขความลับการก่อตัวของดาวยูเรนัสและดาวเนปจูนเท่านั้น แต่ยังเป็นการสร้างกรอบความรู้และมาตรฐานใหม่ เพื่อนำไปต่อยอดวิเคราะห์โครงสร้างและวิวัฒนาการของดาวเคราะห์น้ำแข็งยักษ์ดวงอื่นๆ ที่ซ่อนอยู่ในห้วงอวกาศอันไกลโพ้นได้อย่างแม่นยำมากยิ่งขึ้นในอนาคต

ข้อมูลอ้างอิง: Daily Galaxy

• Deep Inside Uranus and Neptune, Hydrogen Moves in Spiral Paths Unlike Anything Seen Before