في أعماق الكواكب شبه النبتونية، وهي الكواكب الأكثر وفرة في المجرة ولكن لا يمكن الوقوف عليها، تمتزج الصهارة السيليكاتية والهيدروجين في كوكتيل واحد فوق حرج. كان يُعتقد سابقًا أنه تحت الغلاف الجوي الهيدروجيني الكثيف توجد حدود واضحة مع السيليكات المنصهرة، مثل الزيت فوق الماء. الآن أظهرت الحسابات أنه عند ضغوط ودرجات حرارة الأعماق، تذوب هاتان الطبقتان تمامًا في بعضهما البعض. النتيجة ليست كعكة ذات طبقات، بل مشروب متجانس، حيث الهيدروجين ليس مخففًا سلبيًا، بل مكونًا نشطًا يغير وصفة الكوكتيل السيليكاتي نفسه.

لوصف خصائص هذا الكوكتيل، قام الباحثون بمحاكاة خلية من 243 ذرة: 27 من المغنيسيوم، و27 من السيليكون، و81 من الأكسجين، و108 من الهيدروجين. هذا هو التركيب MgSiO3H4، حيث يشكل الهيدروجين 3.86% من الكتلة. أولاً، أذابوا السيليكات البلورية، ثم أضافوا الهيدروجين. أُجريت الحسابات عند درجات حرارة 4000 و6000 و8000 كلفن وضغوط تصل إلى ~600 جيجا باسكال، أي ما يعادل حوالي ستة ملايين مرة من الضغط الجوي. تم تقريب البيانات الناتجة بسطح ديناميكي حراري واحد، استُخرجت منه الكثافة والإنتروبيا والسعة الحرارية والتمدد الحراري ومعامل الضغط الحجمي ومعامل غرونيزن.

النتيجة كانت مفاجئة: السائل فوق الحرج MgSiO3H4 كان أقل كثافة من مصهور السيليكات الجاف في جميع الظروف المدروسة. الانحراف عن الامتزاج المثالي لحجمي MgSiO3 وH2 يصل إلى عدة بالمائة ويزداد مع الضغط. أظهر تحليل البنية أنه مع زيادة الضغط، يزداد رقم التنسيق Si–H، بينما ينخفض عدد الروابط المستقرة H–H بشكل حاد. عند 4000 كلفن وضغط حوالي 340 جيجا باسكال، يحتفظ واحد فقط من كل عشرة ذرات هيدروجين برابط مع هيدروجين آخر لأكثر من 100 فيمتوثانية، بينما تكون البقية مدمجة بالفعل في الشبكة السيليكاتية. هذا انتقال من الهيدروجين الجزيئي إلى هيدروجين أكثر ذرية، مدمج في الهيكل السيليكاتي.

تطبيق معادلة الحالة على نماذج كواكب شبه نبتونية كتلتها 6 كتل أرضية مع نفس المخزون الكلي من الهيدروجين بنسبة 4% أظهر أن كل شيء يعتمد على الضغط عند الحد الفاصل بين الغلاف الجوي والعمق. إذا كان هذا الحد على عمق بضغط 1 جيجا باسكال، يكون نصف قطر الكوكب واحدًا. إذا كان 5 جيجا باسكال، يتغير نصف القطر بنسبة 5.7%. هذا ليس تافهًا: لكوكب نصف قطره 20000 كم، الفرق سيكون أكثر من 1000 كم. توزيع الهيدروجين بين الغلاف الجوي والعمق يؤثر مباشرة على نصف قطر الكوكب وحالته الحرارية.

قبل هذا العمل، لم يكن واضحًا إلى أي مدى يغير الهيدروجين المذاب كثافة وخصائص الصهارة السيليكاتية الحرارية في أعماق الكواكب شبه النبتونية. الآن هناك معادلة حالة كمية تظهر أن الكثافة تنخفض بعدة بالمائة مقارنة بالسيليكات الجافة، وأن الامتزاج غير مثالي بشدة. يمكن اليوم إدراج معادلة الحالة هذه في نماذج البنية الداخلية للكواكب شبه النبتونية لتفسير أكثر دقة للكتل والأنصاف الأقطار المرصودة. اتضح أن الهيدروجين ليس مخففًا سلبيًا، بل مكونًا نشطًا يغير وصفة الكوكتيل السيليكاتي نفسه.