Επιστήμονες δημιούργησαν μορφή πάγου που υπάρχει στον Ουρανό και τον Ποσειδώνα

Οι επιστήμονες έχουν δημιουργήσει μια "παράξενη" νέα μορφή νερού που συμπεριφέρεται σαν διασταύρωση υγρού και στερεού.

Η ουσία, γνωστή ως «υπεριοντικός πάγος», θεωρείται ότι αποτελεί βασικό συστατικό στη δομή των απομακρυσμένων πλανητών στο ηλιακό μας σύστημα.

Οι ερευνητές είχαν προβλέψει την ύπαρξη μιας τέτοιας ουσίας ήδη από το 1988 και ενώ οι αριθμητικές προσομοιώσεις φάνηκαν να αποδεικνύουν την ύπαρξή τους, αυτά είναι τα πρώτα πειράματα που επιβεβαιώνουν αυτά τα ευρήματα.

«Αυτά είναι πολύ σημαντικά πειράματα, οπότε ήταν πραγματικά συναρπαστικό να δούμε ότι θα μπορούσαμε να μάθουμε τόσα πολλά από τα δεδομένα», δήλωσε ο δρ. Marius Millot, φυσικός του Εθνικού Εργαστηρίου Lawrence Livermore στην Καλιφόρνια, ο οποίος ηγήθηκε της μελέτης.

«Ειδικά επειδή πέρασα περίπου δύο χρόνια κάνοντας τις μετρήσεις και άλλα δύο χρόνια αναπτύσσοντας τις μεθόδους για την ανάλυση των δεδομένων».

Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν μια τεχνική που ονομάζεται «συμπίεση σοκ μέσω λέιζερ» όχι μόνο για να επιβεβαιώσουν την ύπαρξη της ουσίας, αλλά και για την επαλήθευση προβλέψεων σχετικά με τη σύνθεση πλανητών όπως ο Ποσειδώνας και ο Ουρανός.  

«Η δουλειά μας παρέχει πειραματικές αποδείξεις για τους υπεριοντικούς πάγους και δείχνει ότι αυτές οι προβλέψεις δεν οφείλονταν σε αντικείμενα στις προσομοιώσεις, αλλά στην πραγματικότητα συνέλαβαν την εξαιρετική συμπεριφορά του νερού υπό αυτές τις συνθήκες», δήλωσε ο Millot.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Physics.

Ενώ ο κανονικός πάγος αποτελείται από μόρια νερού συνδεδεμένα για να σχηματίσουν ένα στερεό, ο υπεριονικός πάγος αποτελείται από ιόντα - άτομα που φέρουν θετικά ή αρνητικά φορτία. Συγκεκριμένα, η δομή του αποτελείται από ιόντα υδρογόνου που ρέουν μέσω ενός στερεού κρυστάλλου που παράγεται από ιόντα οξυγόνου.

«Αυτή είναι μια πραγματικά παράξενη κατάσταση της ύλης», δήλωσε ο Millot στους New York Times.

Σε αντίθεση με το συμβατικό πάγο, η υπεριοντική ποικιλία απαιτεί εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες για να σχηματιστεί, καθώς και υψηλές πιέσεις.

Η ερευνητική ομάδα το πέτυχε αυτό με τη σύνθλιψη πάγου μεταξύ δύο διαμαντιών, πριν πυροδοτήσει ένα λέιζερ για να αυξήσει περαιτέρω την πίεση και τη θερμότητα. Στους σχεδόν 5,000 βαθμούς Κελσίου και δύο φορές την ατμοσφαιρική πίεση, οι επιστήμονες είδαν στοιχεία που σχημάτισαν υπεριοντικό πάγο και στη συνέχεια ελιωσαν.

Συνολικά, το όλο πείραμα χρειάστηκε μόνο χρόνο μεταξύ 10 και 20 νανοδευτερολέπτων.

Το επόμενο βήμα, σύμφωνα με τους επιστήμονες, είναι να καθοριστεί η δομή των κρυστάλλων οξυγόνου που βρίσκονται σε υπεριοντικό πάγο.

Παρόλο που ο υπεριοντικός πάγος δεν βρίσκεται οπουδήποτε στη Γη, μπορεί να είναι παρών σε μεγάλες ποσότητες μέσα στον Ουρανό και τον Ποσειδώνα, όπου οι υψηλές θερμοκρασίες και οι πιέσεις είναι παρόμοιες με αυτές που δημιούργησε ο δρ Millot και η ομάδα του στα πειράματά τους.

Μερικοί επιστήμονες έχουν προτείνει ότι η ύπαρξη αυτής της ύλης μέσα σε αυτούς τους μακρινούς πλανήτες μπορεί να εξηγήσει τα ασυνήθιστα μαγνητικά τους πεδία.

«Τα μαγνητικά πεδία παρέχουν ζωτικής σημασίας πληροφορίες για τον εσωτερικό χώρο και την εξέλιξη των πλανητών, γι 'αυτό είναι ευχάριστο το γεγονός ότι τα πειράματά μας μπορούν να δοκιμάσουν - και στην πραγματικότητα, να υποστηρίξουν- την ιδέα thin-dynamo που είχε προταθεί για την εξήγηση των πραγματικά περίεργων μαγνητικών πεδίων του Ουρανού και του Ποσειδώνα, δήλωσε ο καθηγητής Raymond Jeanloz, συν-συγγραφέας του εγγράφου στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, στο Berkeley.