Ученые сделали удивительное открытие относительно материала, составляющего основу планет — окиси магния (MgO). Оказывается, он может существовать не в одном, а в нескольких сочетаниях, и по своим свойствам эти материалы могут радикально отличаться от тех, которые традиционно считались основой, составляющей планеты.
«Десятилетиями было принято считать, что MgO – единственное соединение магния и кислорода, обладающее стабильными термодинамическими свойствами, и кроме того, считалось, что именно он составляет внутреннюю основу Земли и других планет», — рассказывает руководитель группы исследователей, профессор теоретической кристаллографии Факультета геофизики Университета Стоуни Брук (США) Артем Оганов. — «Мы считаем, что еще два соединения — MgO2 иMg3O2 — могут выдерживать давление в пять миллионов атмосфер».
По словам авторов исследования, планеты, ядро которых составляют такие соединения, скорее всего, равны Земле или еще больше ее по размеру.
В статье, посвященной проведенному теоретическому исследованию, опубликованной в издании Physical Chemistry ChemicalPhysics, детально описываются расчеты ученых. Например, в соответствии с учебниками по химии, в соединениях магния и кислорода ионы магния могут иметь заряд «+2» и ионы кислорода «-2», и образовывать соединение MgO. В «свободном пространстве» структуры бедного кислородом полупроводника Mg3O2 существует высокая концентрация электронов, которые играют роль отрицательно заряженных ионов, стабилизируя соединения. Удивительно, но оксид магния становится переходным металлом под давлением, и именно это алхимического свойства преображение делает возможным существование «запретного» соединения Mg3O2.
Структуры открытых соединений магния и кислорода: слева MgO2, справа Mg3O2. Зеленым отмечены атомы магния, красным – атомы кислорода. Изоповерхность показывает концентрацию электронов.
Что касается методики, с помощью которой было сделано открытие — она была разработана в лаборатории Артема Оганова. С ее помощью уже было открыто несколько любопытных феноменов, и сегодня эта компьютерная модель активно используется учеными для открытия новых химических соединений и материалов, особенно в ситуациях, когда проверить результаты исследований с помощью экспериментальной химии просто невозможно — как это и было в случае с Mg3O2.
Известно, что примерно 10% массы нашей планеты составляет оксид магния, и в составе других планет его может быть еще больше. По мнению ученых, сделанное открытие позволяет отойти от догм и устаревших представлений о химическом составе планет, и готовит научное сообщество к открытию совершенно неожиданных новых элементов, составляющих основу планет.