探测行星冰中双重超离子态的实验途径

冰巨星天王星和海王星被认为含有大量行星冰，例如水、甲烷和氨。在行星内部的极端压力和温度下，这些冰混合物的性质尚不明确。从头算计算机模拟预测，许多冰表现出氢超离子态和双重超离子态[DOI: 10.1038/s41467-023-42958-0]。由于后一种状态尚未通过实验产生，我们在此概述了通过动态压缩实验达到并探测这种状态的两种可能途径。我们建议将X射线衍射作为主要工具，用于检测材料何时变为双重超离子态以及其中一个重原子核的子晶格何时熔化。对于H$_3$NO$_4$（我们在此用作示例材料），这需要约3500 K的温度和大于约200 GPa的压力。这种条件可以通过采用初始冲击随后进行斜坡压缩波的实验达到。或者，可以使用三次冲击压缩，因为单次冲击无法产生足够高的密度。