초이온 상태 H₂O의 양성자 열전효과로 천왕성·해왕성 자기장 생성 설명하는 연구

천왕성과 해왕성의 기울어진 다극 자기장 기원을 설명하기 위해, 연구진은 딥러닝과 제1원리 분자동역학(ab initio molecular dynamics)으로 얼음 맨틀의 주요 상(相)으로 확인된 초이온 상태 H₂O 얼음의 열·양성자 수송 특성을 조사했다. 그 결과 초이온 H₂O 얼음에서 뚜렷한 양성자 열전효과가 나타나, 최대 제벡 계수(Seebeck coefficient)가 천왕성 내부에서 약 620 μV K⁻¹, 해왕성에서는 570~585 μV K⁻¹ 범위로 계산됐다. 얼음 맨틀의 온도 구배가 양성자 이동을 유발해 자기장 생성을 구동할 수 있다는 것이다. 연구진은 평균장을 근사하는 쌍극자 가정 하에서 두 행성의 평균 쌍극 자기장 세기 차이를 내부 온도 구배 차이만으로 설명할 수 있고, 예측된 평균 자기장 세기가 보이저 2호(Voyager 2) 관측값과 비슷한 수준이라고 밝혔다.