Vedci vytvorili novú formu horúceho ľadu

 

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• V diamantovej nákove vznikol za extrémnych podmienok nový superiónový ľad s voľne pohyblivým elektrickým nábojom.

• Kryštalizácia prebehla pri atmosférickom tlaku 230 GPa a teplote presahujúcej hodnotu 2 350 °C.

• Nový materiál pomáha objasniť pôvod deformovaných a asymetrických magnetických polí na ľadových obroch.

Štandardný ľad vznikajúci na Zemi sa v termodynamike označuje ako ľad typu I, no voda dokáže vo vesmíre nadobudnúť desiatky odlišných kryštalických formácií. Výskumníci v podmienkach laboratória nasimulovali prostredie hlbokého vesmíru, aby vytvorili nový stav predbežne pomenovaný ako hcp ľad. Očakáva sa, že po oficiálnom zaradení dostane tento materiál označenie ľad XXIII.

Ide o takzvaný superiónový ľad, ktorého štruktúra si vyžaduje kombináciu nesmierne vysokého tlaku a teploty. Pri pokuse vedci využili synchrotrónové žiarenie a stláčali mikroskopické vzorky vody medzi 2 diamantovými hrotmi v nákovovej bunke. Vzorky vo vnútri experimentálnej bunky vystavili záťaži s hodnotou 230 GPa, čo predstavuje tlak 2 milióny krát väčší, než je atmosférický tlak na Zemi.

Pomocou laserového ohrevu následne zvýšili teplotu materiálu na viac ako 2 350 °C. V tomto špecifickom bode prešla voda do fázy, kde atómy kyslíka zostali pevne uzamknuté v šesťuholníkovej kryštalickej mriežke. Atómy vodíka sa v rámci štruktúry odtrhli a získali schopnosť voľného pohybu. Voda tým stratila izolačné vlastnosti a začala prenášať elektrický náboj podobne ako bežný kovový vodič.

Objav tohto exotického materiálu prináša cenné odpovede na dlhodobé nezrovnalosti v správaní vzdialených planét slnečnej sústavy. Urán a Neptún patria do kategórie ľadových obrov, nakoľko ich vnútorný plášť pozostáva zo stlačenej zmesi vody, amoniaku a metánu. Merania zo sond Voyager v minulosti ukázali, že tieto planéty majú silne asymetrické magnetické polia, ktoré nie sú zarovnané s ich rotačnou osou.

Fyzikálne vlastnosti nového hcp ľadu naznačujú, že práve táto superiónová vodivá vrstva generuje spomínané magnetické anomálie. Poznatky z laboratória tak astronómom umožnia presnejšie popísať zloženie a dynamiku procesov prebiehajúcich pod povrchom planetárnych telies.

Zdroj: popularmechanics.com foto: ChatGPT