Субнептуны — планеты размером между Землёй и Нептуном — самые распространённые в Галактике. Но постоять на них нельзя: у них нет твёрдой поверхности, только плотная водородная атмосфера. Под ней, вероятно, плещется океан расплавленного силиката — той же породы, из которой состоит мантия Земли. Раньше считалось, что атмосфера и океан не смешиваются, как масло и вода. Но при давлениях в миллионы атмосфер и температурах в тысячи градусов граница исчезает. Водород растворяется в силикате, и получается однородная сверхкритическая жидкость — ни жидкость, ни газ, а нечто среднее, что течёт как жидкость, но заполняет объём как газ.

Чтобы понять свойства этой смеси, учёные смоделировали на компьютере ячейку из 243 атомов магния, кремния, кислорода и водорода. Они расплавили силикат, добавили водород и «сжали» до давлений в шесть миллионов раз больше атмосферного. Оказалось, что растворённый водород делает смесь менее плотной, чем чистый силикат. Причём это не просто разбавление: атомы водорода встраиваются в структуру силиката, и смесь ведёт себя не так, как можно было бы ожидать, просто смешав два вещества. При высоком давлении водород перестаёт существовать в виде молекул H2 и встраивается в силикатную сеть.

Это открытие важно для понимания того, как устроены субнептуны. Если водород распределяется между атмосферой и недрами по-разному, радиус планеты может отличаться на 5,7%. Для планеты радиусом 20 000 км это более 1000 км. Теперь у учёных есть уравнение состояния, которое можно подставлять в модели внутреннего строения планет, чтобы точнее определять их состав по наблюдаемым массе и радиусу. Водород оказался не пассивной примесью, а активным ингредиентом, меняющим весь рецепт.