Unutar planete Zemlje, gde su supstance izložene ekstremnim pritiscima i toploti, dešavaju se čudne stvari.
U čvrstom unutrašnjem jezgru atomi gvožđa „plešu“, a unutar vodom bogatih gasnih giganata, Urana i Neptuna, verovatno se formira vruć, crni, teški led, koji je istovremeno i čvrst i tečan!
Naučnici su ovaj egzotični led (superjonski led) prvi put rekonstruisali u laboratorijskim uslovima pre pet godina, a njegovo postojanje i kristalnu strukturu potvrdili su pre četiri godine. Zatim su prošle godine stručnjaci u SAD otkrili novu fazu superjonskog leda. Njihovo otkriće je pomoglo da se razumeju neobična višepolna magnetna polja na Uranu i Neptunu.
Voda nije uvek samo – voda
Mnogi veruju da je voda samo jednostavan molekul sastavljen od jednog atoma kiseonika i dva atoma vodonika koji dolaze u fiksni položaj tokom zamrzavanja. Iako se superjonski led značajno razlikuje od klasičnog leda, on bi ipak mogao da bude jedan od najzastupljenijih oblika vode u svemiru, piše „Sajens alert“.
Naime, naučnici pretpostavljaju da ispunjava ne samo unutrašnjost Urana, Neptuna, već i drugih sličnih egzoplaneta. Na ovim planetama pritisak je dva miliona puta veći od Zemljine atmosfere, a unutrašnjost je vruća kao površina Sunca – odnosno stvaraju se uslovi da voda postane „čudna“.
Naučnici su 2019. godine potvrdili ono što su fizičari predvideli još 1988. godine: strukturu u kojoj su atomi kiseonika u superjonskom ledu zaključani u krutu kubnu rešetku, dok jonizovani atomi vodonika prolaze kroz tu rešetku poput elektrona kroz metale.
Zbog toga je superjonski led toliko provodljiv i njegova tačka topljenja je toliko visoka da voda ostaje čvrsta čak i na ekstremno visokim temperaturama. U najnovijem istraživanju fizičar Arijana Glison sa Univerziteta Stenford i njene kolege bombardovale su tanke komade vode, stisnute između dva dijamantska sloja, snažnim laserima.
Uzastopni udarni talasi podigli su pritisak na 200 GPa i temperaturu na oko 4.700 stepeni Celzijusa; što je više od temperatura postignutih tokom eksperimenata 2019. godine, ali sa nižim pritiskom. Difrakcija rendgenskih zraka pokazala je vruću, gustu kristalnu strukturu leda, uprkos tome što su uslovi pritiska i temperature održavani samo delić sekunde.
Nova faza superjonskog leda
Dobijeni obrasci difrakcije potvrdili su da su ovi kristali leda u stvari nova faza koja se razlikuje od superjonskog leda uočenog 2019. godine. Novootkriveni superjonski led (IceKSIKS) ima kubičnu strukturu i povećanu provodljivost u poređenju sa onom iz 2019. (ICEKSVIII).
U ovom eksperimentu provodljivost je od velikog značaja jer magnetna polja stvaraju pokretne naelektrisane čestice. Ovo je osnova teorije dinamo, koja opisuje kako turbulentne provodne tečnosti, kao što je Zemljin omotač, stvaraju magnetna polja.
Ako planeta ima dva superjonska sloja različite provodljivosti u regionu jezgra, kao što Glisonova i kolege sugerišu da je slučaj sa Neptunom, onda bi magnetno polje koje stvara spoljašnji sloj tečnosti reagovalo drugačije sa svakim od dva sloja.
Glisonova i kolege zaključuju da bi poboljšana provodljivost sloja superjonskog leda sličnog ledu KSIKSolakšala formiranje nestabilnih, multipolarnih magnetnih polja poput onih na Uranu i Neptunu.
Istraživanje pod nazivom „Dynamic compression of water to conditions in ice giant interiors“ objavljeno je u časopisu „Scientific Reports“.
