Planetele enigmatice ale sistemului solar exterior pot adăposti o formă ciudată de gheață cu apă care este simultan un lichid și un solid. Acum, cercetătorii au creat această ciudată „apă superionică” aici pe Pământ.
Continut Asemanator
- Poate ploua diamante în Neptun și Uranus
- Noua furtună la fel de mare ca pământul stârnește atmosfera lui Neptun
Experimentul adaugă greutate unei teorii conform căreia gheața superionică, care poate conduce energie electrică așa cum o face metalul, poate explica câmpurile magnetice înclinate ale Uranului și Neptunului. Cercetătorii descriu descoperirile lor într-un studiu publicat săptămâna aceasta în revista Nature Physics.
Așa cum Kenneth Chang raportează pentru New York Times, apa este o moleculă înșelător de simplă formată din doar trei atomi: doi hidrogeni și un oxigen legați împreună în formă de V. Când multe molecule de apă se reunesc, structura lor colectivă se poate schimba în funcție de starea în care se află. În lichid, Vs slosh în jur. În timpul înghețării, acestea se leagă într-o rețea de cristal care este mai spațioasă, de unde tendința de extindere a gheții.
Cercetătorii care sondează proprietățile structurale ale apei au descoperit aproape 20 de forme diferite de cristale de gheață, cu molecule de apă dispuse în configurații de la dezordonat la hexagonal la cub. (Din fericire, nimeni nu are proprietățile letale și de înghețare ale oceanului fictiv de nouă gheață visate de Kurt Vonnegut pentru Cat's Cradle .)
Moleculele de apă ale gheții superionice sunt ambalate atât de strâns încât atomii lor de oxigen formează o rețea rigidă, scrie Change. Atomii de hidrogen, care poartă o încărcare pozitivă, sunt liberi să curgă prin el. Ionii care curg de hidrogen pot transporta și curent electric.
„Este ca și cum gheața de apă s-ar topi parțial”, spune The New York Times Raymond Jeanloz, unul dintre autorii lucrării și profesor de științe pământești și planetare la Universitatea din California, Berkeley.
Pentru a crea apă superionică, Jeanloz și colegii săi au comprimat gheața de apă între două diamante de la Laboratorul Național Lawrence Livermore până la 25.000 de ori mai presiunile pe care le experimentăm pe Pământ, potrivit unui comunicat de presă al laboratorului. Gheața sub presiune a făcut apoi o plimbare cu avionul în țară cu bagaje pentru a ajunge la Laboratorul pentru Energetica cu Laser din Universitatea din Rochester din New York. Șase raze laser intense au aruncat un impuls de lumină ultravioletă în probă, trimițând valuri de șoc care au comprimat substanța în continuare și l-au încălzit.
La aproximativ 1, 9 milioane de ori presiunea atmosferică, cercetătorii au observat un vârf al densității și temperaturii, scrie Emily Conover pentru Science News . Această schimbare este o dovadă că eșantionul s-a topit, la fel cum calculele teoretice ar putea prezice dacă ar fi gheață superionică. Eșantionul a condus și la electricitate.
Giganții de gheață Uranus și Neptun pot transporta gheață superionică în mantaurile lor, un fenomen care ar genera câmpuri magnetice care arată diferit de una generată în miezul unei planete, așa cum este situația de pe Pământ, scrie Chang pentru The New York Times.
Experimentul poate avea, de asemenea, implicații mai aproape de casă. Jeanloz spune The Times că gheața superionică ar putea duce la materiale noi. "Pe măsură ce cineva începe să valideze aceste tipuri de predicții, dă speranța că cineva ar putea începe să se gândească la noi materiale de inginerie", spune el, "unde îmi spuneți ce proprietăți doriți și cineva poate folosi acum un computer pentru a afla ce fel de de material, ce fel de elemente trebuie să puneți laolaltă și cum ar trebui să fie ambalate pentru a veni cu aceste proprietăți. "