Zdaniem naukowców, lód superjonowy może znajdować się w jelitach Urana i Neptuna.
Amerykańscy fizycy z Livermore National Laboratory otrzymali nową formę materii zwaną lodem superjonowym. Można go znaleźć na lodowych planetach olbrzymach, takich jak Uran czy Neptun. Jest to opisane w artykule opublikowanym w czasopiśmie Nature Physics.
Jak wiecie, woda jest prostą cząsteczką składającą się tylko z trzech atomów: dwóch atomów wodoru i atomu tlenu, połączonych ze sobą w kształt litery V. Kiedy zbiera się kilka cząsteczek wody, ich zbiorcza struktura może się zmieniać w zależności od stanu, w jakim się znajdują. Na przykład podczas zamrażania łączą się w sztywną sieć krystaliczną, która jest bardziej obszerna, a jony wodoru swobodnie się po niej przemieszczają.
Tak zwany lód superjonowy po raz pierwszy przewidywano 30 lat temu i uważa się, że istnieje na planetach pokrytych lodem. Naukowcy badający właściwości strukturalne wody odkryli prawie 20 różnych form sieci krystalicznych lodu, z cząsteczkami wody w konfiguracjach od nieuporządkowanych do sześciokątnych i sześciennych.
Superionowe cząsteczki lodu są tak gęsto ułożone, że ich atomy tlenu tworzą sztywną sieć. Następnie atomy wodoru z ładunkiem dodatnim swobodnie przepływają przez niego jak ciecz. Zstępujące jony wodoru mogą również przenosić prąd elektryczny.
Aby stworzyć superjonowy lód, naukowcy umieścili sześcienną modyfikację zwaną ice VII pomiędzy dwoma diamentowymi kowadłami o mocy 2,5 gigapaskala i temperaturze pokojowej, zgodnie z komunikatem prasowym z laboratorium. Lód pod ciśnieniem odbył następnie podróż przez kraj w bagażu podręcznym, aby dotrzeć do laboratorium energii laserowej Uniwersytetu Rochester w Nowym Jorku. Tam próbkę na krótko wystawiono na działanie sześciu promieni ultrafioletowych, aby wytworzyć falę uderzeniową. Kiedy czoło fali rozchodziło się na niewielkim obszarze lodu, powstały ekstremalne warunki fizyczne, które były odpowiednie do przejścia fazowego w stan superjonowy. Ciśnienie w nich osiągnęło 100-300 gigapaskali. Eksperyment został ostatecznie uznany za sukces.
Właściwości otwartej formy lodu wyjaśniają niektóre zjawiska na niektórych planetach Układu Słonecznego, takich jak Uran i Neptun. Uważa się, że te dwie planety, jako olbrzymy lodowe, zawierają w swoich płaszczach duże ilości lodu superjonowego. W przyszłości prawdopodobnie pomoże to wyjaśnić, dlaczego mają tak niezwykłe pola magnetyczne.
„Kiedy ktoś zaczyna testować takie przewidywania, daje to nadzieję, że wyniki badań skłonią naukowców do zastanowienia się nad opracowaniem nowych materiałów” - podsumowali naukowcy.
Film promocyjny:
GRIGORY PUSHKAREV