一层“热”导电冰可能是天王星和海王星等冰巨行星产生磁场的原因。卡内基和芝加哥大学高级辐射源中心揭示形成两种超离子冰的条件，发布于《Nature Physics》期刊。
众所皆知水分子是由两个氢原子和一个氧原子组成H2O，当水存在条件发生变化，分子组织和性质会受影响，如日常液态水煮沸成蒸汽或结冻成冰。普通冰分子由氢原子和氧原子的氢键连接，氢键具高度通用性，这表示冰可以惊人多样性存在于不同结构，目前已知至少有18种形式，这些结构出现在越来越极端的环境条件下。
超离子冰令人特别感兴趣，是在非常高压力和温度下形成，传统水分子键发生变化，使氢分子在氧晶格内自由漂移，这种流动性使冰像金属材料可导电。但实验室产生的高温超离子冰却导致矛盾结果，并对新特性出现的确切条件有很大分歧。研究团队使用多种光谱工具搭建高达正常大气压150万倍和约6,200°C条件下，冰结构和特性变化图，让科学家确定两种形式超离子冰出现，他们认为其中一种可能可在冰巨行星天王星和海王星内部找到。
研究人员表示，为了在非常极端的条件下探测独特物质状态的结构，使用先进光子源的明亮高能同步加速器X射线束，聚焦到约3微米，即比人发宽度小30倍。这些实验非常具挑战性，需十年内进行几千次，才足以获得高品质数据，够解答长期冰在与巨行星内部条件下高压高温行为的谜团。
研究人员补充，模拟表明两颗行星的磁场是在相对较浅的深度发现的薄流体层产生，超离子冰的导电性能完成这类型磁场生成，揭示的两种结构之一可能存在于这些磁场生成区的条件下。研究团队还需进一步研究，以了解这些冰相在冰巨行星内部条件下的导电性和黏度。
实验揭示两种形式超离子冰。 （Source：Vitali Prakapenka）