Vedci vytvorili pri teplote viac ako dvetisíc stupňov úplne nový exotický druh ľadu

 

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• V laboratóriu vznikol nový typ superionického ľadu pri tlaku 230 GPa.

• Kyslíkové atómy zostávajú pevné, zatiaľ čo vodíkové jadrá sa voľne pohybujú.

• Tento objav môže vysvetliť anomálie magnetických polí planét Urán a Neptún.

Tím pod vedením fyzika Alexisa Forestiera z Francúzskej komisie pre alternatívne energie a atómovú energiu odhalil doteraz neznámu formu vody. Vystavili miniatúrne vzorky vody extrémnym podmienkam, ktoré panujú v útrobách ľadových obrov. Pomocou diamantov stlačili vodu na tlak 230 GPa, čo je hodnota blízka tlaku v strede Zeme. Následne vzorku zahriali lasermi na teplotu 2630 K, čím simulovali nehostinné prostredie vo vnútri planét.

Štruktúru tohto materiálu následne analyzovali prostredníctvom úzkeho zväzku röntgenových lúčov zo synchrotrónu. Pri tomto experimente sa potvrdila teoreticky predpovedaná štruktúra takzvaného superionického ľadu s hexagonálnym usporiadaním. V tomto stave zostávajú atómy kyslíka ukotvené v pevnej kryštalickej mriežke, podobne ako v bežnom pevnom skupenstve.

Jadrá vodíka sa však uvoľňujú a voľne prúdia štruktúrou, čím pripomínajú správanie kvapaliny. Tento špecifický stav hmoty začal vznikať pri teplote okolo 1700 K. Výsledkom je exotický materiál, ktorý je súčasne pevný aj tekutý. Prechod medzi rôznymi štruktúrami tohto ľadu priamo závisí od stupňujúceho sa tlaku a teploty.

Pri tlaku 155 GPa a teplote 2000 K vedci pozorovali zmes dvoch rôznych usporiadaní atómov kyslíka. Zvýšením hodnôt na 197 GPa a 2250 K začala jedna z foriem výrazne prevažovať. Po dosiahnutí tlaku 219 GPa pri teplote 2630 K pôvodná štruktúra takmer úplne zmizla a hexagonálne usporiadanie úplne ovládlo vzorku. Údaje naznačujú, že pri tlakoch nad 200 GPa sa toto nové usporiadanie stáva najstabilnejšou formou superionického ľadu.

Zdroj foto: Forestier et al., Phys. Rev. Lett., 2026v

Tieto zistenia majú zásadný význam pre pochopenie procesov v našej slnečnej sústave. Odlišná elektrická vodivosť nového typu ľadu môže zmeniť doterajšie modely šírenia elektrického náboja v útrobách planét. Predpokladá sa, že práve prítomnosť superionického ľadu hlboko v Uráne a Neptúne generuje ich špecifické a asymetrické magnetické polia.

Ďalší výskum sa zameria na presné určenie mechanických a elektrických vlastností tohto materiálu. Vedci plánujú vykonať nové experimenty na zmapovanie podmienok, pri ktorých je táto forma ľadu stabilná.

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Objavenie novej formy superionického ľadu posúva vpred chápanie fyziky vysokých tlakov a pomáha vysvetliť fungovanie magnetických polí vzdialených planét.

Zdroj: sciencealert.com foto: ChatGPT

Zobrazit Galériu