Dobrym przykładem oryginalności lodowych olbrzymów (takim mianem określa się właśnie te dwie planety) jest ich pole magnetyczne, które w przeciwieństwie do innych planet jest chaotyczne i wyraźnie odchylone od osi rotacji planety.
Naukowcy z Chin i Rosji opublikowali właśnie prace, w których wskazują, że źródłem tego nietypowego pola magnetycznego może być niespotykana nigdzie indziej forma wody znajdującej się głęboko we wnętrzu planety, gdzie panuje ekstremalnie wysokie ciśnienie.
W jaki sposób woda może być nietypowa? Badacze nazwali tę formę wodę aquodiium. Od strony chemicznej miałaby to być zwykła cząsteczka wody, do której dołączone są dwa dodatkowe protony, które całej cząsteczce nadawałyby dodatni ładunek elektryczny. Jeżeli we wnętrzu planety znalazłoby się wystarczająco dużo takiej wody, to mogłaby ona być źródłem pola magnetycznego otaczającego całą planetę i przyjmującego właśnie taką nietypową formę, jaką obserwujemy w przypadku Urana i Neptuna.
Czytaj także: Uran nie jest nudną i spokojną planetą. Naukowcy w końcu mogą obserwować co się dzieje na jego biegunie
Pole magnetyczne lodowych olbrzymów jest nachylone o odpowiednio 59 i 47 stopni do osi rotacji Urana i Neptuna. Co więcej, w przeciwieństwie do uporządkowanego pola magnetycznego innych planet, w przypadku tych dwóch olbrzymów linie pola magnetycznego bezustannie się przesuwają, zmieniają i jakby tego było mało, nie zbiegają się w jądrze planety, a są względem niego przesunięte.
To właśnie ten ostatni, nietypowy aspekt sprawia, że naukowcy od dawna podejrzewali, że źródłem pola magnetycznego jest w tym przypadku nie samo jądro planety, a przewodząca ciecz we wnętrzu planety.
W przypadku Urana ładunek elektryczny mógłby być przenoszony przez jony wodoru, czyli po prostu przez protony. Aby jednak to sprawdzić, naukowcy uciekli się do modeli ewolucji cząsteczek chemicznych, w tym także do tzw. hybrydyzacji.
Tlen ma dwa pojedyncze elektrony i dwie pary elektronów na swojej zewnętrznej powłoce. Dołączenie atomu wodoru do każdego z elektronów walencyjnych powoduje powstanie cząsteczki wody. Nie ma tutaj nic nietypowego.
W odpowiednich warunkach np. ekstremalnie wysokiego ciśnienia może jednak dojść do dołączenia protonu do jednej z par elektronów. W takim procesie powstaje jon hydroniowy. Bez wysokiego ciśnienia dołączenie drugiego protonu do drugiej pary elektronów byłoby niekorzystne energetycznie. We wnętrzu lodowych olbrzymów warunki mogą umożliwiać takie reakcje chemiczne.
Czytaj także: Uran i Neptun nie składają się z tego, co nam się wydawało. Zupełnie nowa warstwa
Naukowcy zwracają uwagę na jeszcze jeden aspekt. Aby do takich procesów dochodziło, ilość wolnych i dostępnych protonów musi być duża. To z kolei wskazuje na to, że reakcje te możliwe są głównie w kwaśnym środowisku, bowiem to właśnie kwasy uwalniają protony.
Badacze postanowili sprawdzić, czy takie warunki panują we wnętrzach lodowych olbrzymów. Do modeli zatem wprowadzono panującą w ich wnętrzach temperaturę rzędu 3000 stopni Celsjusza oraz ciśnienie rzędu 1,5 miliona atmosfer. Okazało się, że w takich warunkach protony przyłączają się do jonów hydroniowych tworząc aquodiium, czyli H4O2.
Symulacje zatem wskazują, że owa nietypowa forma wody może być odpowiedzialna za nietypowe pole magnetyczne Urana i Neptuna. To wciąż jedynie teoria, ale przekonująca. Nie zmienia to jednak faktu, że potrzeba nowych badań obu planet z bliska, aby upewnić się, że faktycznie to wyjaśnienie może być prawidłowe. Musimy jednak poczekać jeszcze kilka dekad, aż jakaś nowa sonda zapędzi się w te puste rejony zewnętrznej części Układu Słonecznego.