Οι αινιγματικοί πλανήτες του εξωτερικού ηλιακού συστήματος μπορεί να φιλοξενήσουν μια περίεργη μορφή πάγου νερού που είναι ταυτόχρονα υγρό και στερεό. Τώρα, οι ερευνητές δημιούργησαν αυτό το περίεργο "υπερηνιονικό νερό" εδώ στη Γη.
σχετικό περιεχόμενο
- Μπορεί να βράζει διαμάντια μέσα στον Ποσειδώνα και τον Ουρανό
- Νέα θύελλα τόσο μεγάλη όσο η Γη είναι η ανάδευση της ατμόσφαιρας του Ποσειδώνα
Το πείραμα προσθέτει βάρος σε μια θεωρία ότι ο υπερυονικός πάγος, ο οποίος μπορεί να διεξάγει ηλεκτρική ενέργεια όπως το μέταλλο, μπορεί να εξηγήσει τα στραμμένα μαγνητικά πεδία του Ουρανού και του Ποσειδώνα. Οι ερευνητές περιγράφουν τα ευρήματά τους σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε αυτή την εβδομάδα στο περιοδικό Nature Physics.
Όπως αναφέρει ο Kenneth Chang για τους New York Times, το νερό είναι ένα παραπλανητικά απλό μόριο που αποτελείται από μόλις τρία άτομα: δύο υδρογόνα και ένα οξυγόνο συνδεδεμένα μεταξύ τους σε σχήμα V. Όταν πολλά μόρια νερού συγκεντρωθούν, η συλλογική δομή τους μπορεί να αλλάξει ανάλογα με την κατάσταση στην οποία βρίσκονται. Σε υγρή κατάσταση, το Vs σβήνει. Κατά τη διάρκεια της κατάψυξης, συνδέονται σε ένα κρυσταλλικό πλέγμα που είναι πιο ευρύχωρο, επομένως η τάση του πάγου να επεκταθεί.
Οι ερευνητές που ερευνούν τις δομικές ιδιότητες του νερού έχουν βρει σχεδόν 20 διαφορετικές μορφές κρυστάλλων πάγου, με μόρια νερού διατεταγμένα σε διαμορφώσεις από διαταραγμένες σε εξαγωνικές έως κυβικές. (Ευτυχώς, κανένας δεν έχει τις θανατηφόρες και παγωμένες ιδιότητες του πλασματικού Ice-nine που ονειρεύτηκε ο Kurt Vonnegut για το Cradle της Cat ).
Τα μόρια νερού του υπεριωδικού πάγου είναι γεμάτα μαζί τόσο σφιχτά ώστε τα άτομα οξυγόνου τους σχηματίζουν ένα άκαμπτο πλέγμα, γράφει η Change. Τα άτομα υδρογόνου, που φέρουν ένα θετικό φορτίο, είναι στη συνέχεια ελεύθερα να ρέουν μέσα από αυτό. Τα ρέοντα ιόντα υδρογόνου μπορούν επίσης να φέρουν ηλεκτρικό ρεύμα.
"Είναι σαν ο πάγος του νερού να είναι εν μέρει λιωμένος", λέει ο The Raymond Jeanloz, ένας από τους συγγραφείς της εφημερίδας και καθηγητής γης και πλανητικής επιστήμης στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, στο Berkeley.
Για να δημιουργήσει υπερενιονικό νερό, ο Jeanloz και οι συνάδελφοί του συμπιεσμένα πάγο νερό μεταξύ δύο διαμαντιών στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Livermore σε 25.000 φορές τις πιέσεις που βιώνουμε στη Γη, σύμφωνα με δελτίο τύπου του εργαστηρίου. Ο πάγος υπό πίεση πήρε έπειτα μια διασταύρωση με το αεροπλάνο σε μεταφορικές αποσκευές για να φτάσει στο Πανεπιστήμιο του Ρότσεστερ Εργαστήριο για την Ενεργειακή Λέιζερ στη Νέα Υόρκη. Έξι έντονα ακτίνες λέιζερ πυροδότησαν ένα παλμό υπεριώδους φωτός στο δείγμα, στέλνοντας κύματα κλονισμού που συμπιέζουν περαιτέρω την ουσία καθώς και θερμαίνονται.
Σε περίπου 1, 9 εκατομμύρια φορές την ατμοσφαιρική πίεση, οι ερευνητές παρατήρησαν μια άνοδο της πυκνότητας και της θερμοκρασίας, γράφει η Emily Conover για την Science News . Αυτή η αλλαγή είναι απόδειξη ότι το δείγμα λιωμένο, όπως και οι θεωρητικοί υπολογισμοί θα προέβλεπαν αν ήταν υπερηνιονικός πάγος. Το δείγμα διεξήγαγε επίσης ηλεκτρική ενέργεια.
Οι γίγαντες του πάγου Ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας μπορεί να μεταφέρουν υπερενιονικούς πάγους στα μανδύα τους, ένα φαινόμενο που θα δημιουργούσε μαγνητικά πεδία που φαίνονται διαφορετικά από αυτά που παράγονται στον πυρήνα ενός πλανήτη, όπως και η κατάσταση στη Γη, γράφει ο Chang για τους New York Times.
Το πείραμα μπορεί επίσης να έχει συνέπειες πιο κοντά στο σπίτι. Ο Ζανλόζ λέει στους The Times ότι ο υπερδοντικός πάγος θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέα υλικά. "Καθώς κάποιος αρχίζει να επικυρώνει αυτά τα είδη των προβλέψεων, δίνει μια ελπίδα ότι κάποιος θα μπορούσε να αρχίσει να σκεφτόμαστε την κατασκευή νέων υλικών", λέει, "όπου μου λέτε ποιες ιδιότητες θέλετε και κάποιος μπορεί να χρησιμοποιήσει έναν υπολογιστή τώρα για να καταλάβει τι είδους του υλικού, τι είδους στοιχεία θα πρέπει να συγκεντρώσετε και πώς θα πρέπει να συσκευάζονται μαζί για να βρουν αυτές τις ιδιότητες ».
