Az óriásbolygók kutatásával foglalkozó szakembereket már régóta foglalkoztatja az a kérdés, vajon milyen lehet az Uránusz és a Neptunusz szerkezete. Ezen égitestek felépítése persze nem vizsgálható közvetlen, pl. szeizmométeres módszerekkel, s űrszonda is csak egyszer haladt el mindkettejük mellett (a Voyager–2 1986-ban, illetve 1989-ben). Úgyhogy maradnak a földi kísérletek. Ehhez „csupán” elő kell állítani a vizsgált bolygók felszíne alatti körülményeket, s megfigyelni, hogy az ott feltételezett anyag miképpen viselkedik. A Naprendszerben az Uránusz és a Neptunusz távolságában igen gyakori a víz (pontosabban a vízjég) előfordulása, a térség holdjainak túlnyomó többsége elsősorban jégből épül fel. Ebből magától értetődően következett, hogy a kutatók elsősorban a víz viselkedését tanulmányozzák. A két bolygó mágneses terének tengelye jelentősen eltér a forgástengelytől.

A Földön a dinamóeffektussal magyarázzuk a mágneses mező kialakulását: a külső magban lévő nikkel és vas áramlásai hozzák létre azt az áramot, amely a mágneses teret generálja. Ilyen nehéz elemekre elegendő mennyiségben az Uránusz és a Neptunusz távolságában azonban nem számíthatunk. Sabine Stanley (Torontói Egyetem, Kanada) és Jeremy Bloxham (Harvard Egyetem, USA) ezért 2006-os kutatásuk során azt feltételezték, hogy a két bolygó mágneses teréért egy vékony, elektromosan vezető réteg lehet felelős. Ez a réteg feltételezésük szerint az ún. ionos vízből áll. A hidrogén- és oxigénionokra bomló vízmolekulák alkotta ionos víz a bolygókban körkörösen felfelé és lefelé áramolhat, így keltve a forgástengelytől jóval eltérő tengelyű mágneses teret.

Laurence Fried és munkatársai a kaliforniai Lawrence Livermore Laboratóriumban magas hőmérsékleten, nagy nyomás alatt vizsgálták a víz viselkedését. Kiderült, hogy az ionossá váló víz szerkezete a hőmérséklet növelésével, körülbelül 2000 Celsius-fokon, ismét szabályossá alakul, s míg a hidrogénionok továbbra is szabadon áramolhatnak, addig az oxigén atomos formában rendeződik, s kristályszerkezetet hoz létre. Mindez egy egyszerre szilárd és folyékony halmazállapotra egyaránt jellemző tulajdonságokkal rendelkező, a modellszámítások szerint sárgás fénnyel izzó vizet produkál. Ezt a kutatók szuperionos víznek nevezték el.

Az elmúlt években a kutatók egyre biztosabbak lettek abban, hogy az Uránusz és a Neptunusz egy belső kőzetmagból, rajta szuperionos víz alkotta rétegből, azon a mágneses tér létrehozásáért felelős ionos vízrétegből, fölötte hidrogén és hélium egyvelegéből, majd egy külső rétegből áll. Az egyes rétegek kiterjedését azonban még becsülni sem lehetett igazán, hiszen ahhoz, hogy tudni lehessen, hogy a szuperionos vízréteg mekkora mélységig terjed ki, ismerni kellett a bolygók belsejének hőmérsékleti görbéjét.

Ronald Redmer (Rostocki Egyetem, Németország) az elmúlt hónapokban elkészítette az eddigi legrészletesebb modellt az Uránusz és a Neptunusz belső hőmérsékleti és nyomásviszonyairól. Eszerint a bolygók belsejében a nyomás a földi légnyomás hétmilliószorosát, a hőmérséklet pedig akár a 6000 fokot is elérheti. Így a két bolygó szuperionos vízrétege a bolygó sugarának feléig is terjedhet. A felsőbb rétegben az oxigénatomok már kilépnek a rácsszerkezetből, s a víz ionossá válik. Bár az ionos víz áramvezető, a szuperionos víz is az. Ám a bolygók mágneses terének alakja csak akkor lehet az észlelttel megegyező, ha a szuperionos vízben nincs fel-leáramlás. Stanley és Boxman ezt azzal magyarázzák, hogy ezt az áramlást a bolygók belső fűtése okozza. Viszont a szuperionos vízben a hidrogénionok a kristályszerkezet rácspontjainak (vagyis az oxigénatomoknak) a közelében maradnak, a belső hő így szinte akadálytalanul áramlik át a szuperionos vízrétegen, mozgást így nem okoz abban.

Mindezen kutatások igazi áttörést jelentenek a bolygókutatásban, hiszen laboratóriumi körülmények között, szimulációkra és modellekre hagyatkozva sikerült felderíteni az Uránusz és a Neptunusz még ismeretlen belső szerkezetét. (A Jupiter és a Szaturnusz szerkezetét az űrszondás kutatásoknak hála, már korábban is jobban ismertük.) S a vizsgálatok egy másik, kézzelfogható eredménye, hogy a víz egy új megjelenési formáját, a szuperionos vizet is felfedezték.