In het hart van Uranus en Neptunus ontstaan – onder enorme druk – allerlei exotische materialen. Dat suggereert nieuw onderzoek.

Russische onderzoekers trekken die conclusie op basis van een krachtig algoritme dat kan voorspellen welke stoffen onder grote druk ontstaan. In het verleden zijn met het algoritme al verschillende materialen ontdekt die in de klassieke chemie ‘verboden’ zijn, maar onder hoge druk stabiel zijn. Denk dan bijvoorbeeld aan ons eerder onbekende varianten van zout (NaCI3, Na4CI3). Maar ook exotische oxiden van magnesium en aluminium die wellicht in het hart van superaardes te vinden zijn.

Een schematische weergave van het binnenste van Uranus. Afbeelding: MIPT.

Een schematische weergave van het binnenste van Uranus. Afbeelding: MIPT.

Kleine gasreuzen
En nu hebben onderzoekers het algoritme dus losgelaten op Neptunus en Uranus. “De kleinere gasreuzen – Uranus en Neptunus – bestaan voornamelijk uit koolstof, waterstof en zuurstof,” vertelt onderzoeker Artem Oganov. “We hebben ontdekt dat onder een druk van enkele miljoenen atmosferen onverwachte materialen in hun binnenste zouden moeten ontstaan. De kernen van deze planeten kunnen wel eens grotendeels uit deze exotische materialen bestaan.”

Hitlers zuur. Afbeelding: MIPT.

Hitlers zuur. Afbeelding: MIPT.

Hitlers zuur
De onderzoekers gingen met het algoritme na welke stabiele materialen er in het binnenste van de gasreuzen te vinden zijn, uitgaande van een druk tot 400 GPa (ongeveer vier miljoen atmosferen). Ze stuitten op verschillende exotische materialen, waaronder CH4O4, ook wel Hitlers zuur genoemd (omdat het molecuul doet denken aan een hakenkruis, zie afbeelding hiernaast). Maar ook stabiel diwaterstofcarbonaat (een materiaal dat onder normale omstandigheden juist instabiel is). En een clathraat (insluitverbinding) van moleculair waterstof en methaan (2CH4:3H2), stabiel onder een druk tussen de 10 en 215 GPa.

Het onderzoek is heel belangrijk, zo stellen de onderzoekers, omdat het zich richt op een koolstof-waterstof-zuurstof-systeem onder hoge druk. “Dit is een extreem belangrijk systeem, omdat alle organische chemie op deze drie elementen gebaseerd is en tot nu was het niet helemaal duidelijk hoe ze zich onder extreme druk en temperaturen gedroegen,” stelt Oganov.