Учените пресъздават горещ черен лед, за който се смята, че съществува на извънземни светове

Сподели

Водата може да приеме много повече форми, отколкото много хора й приписват, а сега учените пресъздадоха особено странна в лабораторията – „горещ черен лед“, който може да съществува дълбоко в планети като Уран и Нептун.

Тази фаза на водата е известна като суперйонен лед и се образува при изключително високи температури и налягания, карайки водните молекули да се разделят на съставните им водородни и кислородни йони. След това кислородните йони се подреждат в решетка с форма на куб, около която водородните йони се движат свободно. Като цяло това дава на суперйонния лед относително висока проводимост и ниска плътност и по-тъмен цвят.

Всъщност изучаването на нещата обаче беше трудно. Фазата е теоретизирана от десетилетия и експерименталните доказателства започнаха да се появяват през 90-те години на миналия век, но едва през 2019 г. учените успяха да произвеждат суперионен лед в лабораторията. В този експеримент обаче той продължи само част от секундата.

Сега учените от Националната лаборатория в Аргон успяха да направят стабилен суперйонен лед, който издържа достатъчно дълго, за да се изследва по-подробно. Първо, налягането се прилага чрез изстискване на проба вода в диамантена наковалня, след което водата се нагрява с помощта на лазери. И накрая, мощен рентгенов лазер, известен като Advanced Photon Source (APS), се използва за изобразяване на подреждането на атомите в пробата, за да се разбере в каква фаза е водата.

И със сигурност проучванията показаха, че експериментът произвежда суперйонен лед. Започва да се появява при температури между 627 °C и 1627 °C (1160 °F и 2960 °F) и при налягане от 20 GigaPascal. Интригуващо е, че това е много по-ниско налягане, отколкото моделите са прогнозирали за формирането на тази фаза.

„Беше изненада – всички мислеха, че тази фаза няма да се появи, докато не сте под много по-висок натиск от мястото, където го открием за първи път“, казва Виталий Пракапенка, съавтор на изследването. „Но успяхме много точно да картографираме свойствата на този нов лед, който представлява нова фаза на материята, благодарение на няколко мощни инструмента.

Производството на суперйонен лед в лабораторията е повече от любопитство – изучаването му може да ни помогне да разберем как се образуват планетите и дори да информираме къде търсим извънземен живот. Смята се, че този вид лед ще бъде намерен на ледени гигантски планети като Уран и Нептун и ако е така, кишави мантии от суперйонен лед биха могли да генерират магнитните полета на тези светове.

Екипът казва, че все още трябва да се свърши много повече работа, за да се проучи какво прави суперйонния лед кърлеж. Свойства като неговата проводимост, вискозитет и стабилност остават мътни и нещата могат да се променят драстично, когато се смеси със соли или други минерали.

Изследването е публикувано в списанието Физика на природата.

Източници: Национална лаборатория в Аргон, природата

.

Публикациите се превеждат автоматично с google translate


Сподели