Sadece çok yüksek sıcaklıklarda eriyen garip bir buz formunun keşfi

Tanıdık malzemelerin aşırı basınç ve ısıya maruz kaldığı gezegenlerin içinde tuhaf şeyler oluyor.

Demir atomları muhtemelen Dünya’nın katı iç çekirdeğinde dans ediyor ve su açısından zengin gaz devleri Uranüs ve Neptün’ün içinde hem katı hem de sıvı olan sıcak, ağır, siyah buz oluşuyor.

Beş yıl önce bilim insanları, süperiyonik buz adı verilen bu tuhaf buzu ilk kez laboratuvar deneylerinde yeniden yarattılar; Dört yıl önce varlığını ve kristal yapısını doğruladılar.

Daha geçen yıl, ABD’deki çeşitli üniversitelerdeki ve Kaliforniya’daki Stanford Doğrusal Hızlandırıcı Merkezi Laboratuvarı’ndaki (SLAC) araştırmacılar, süper iyonize buzun yeni bir aşamasını keşfettiler.

Onların keşfi, Uranüs ve Neptün’de bu tür şeylerin neden var olduğuna dair anlayışımızı derinleştiriyor Kilter aralığının dışındaki manyetik alanlar Çoklu elektrotlarla.

Karasal çevremizden, suyun, su donduğunda sabit bir pozisyona oturan iki hidrojen atomuna bağlı tek bir oksijen atomundan oluşan, dirsek şeklinde basit bir molekül olduğunu düşünmeniz affedilir.

Süper buz Garip bir şekilde farklı, yine de aralarında olabilir En bol formlar Evrendeki su miktarı muhtemelen sadece Uranüs ve Neptün’ün iç kısımlarını değil aynı zamanda benzer dış gezegenleri de dolduruyor.

Bu gezegenler, Dünya’nın atmosferik basıncının iki milyon katı kadar aşırı basınçlara sahiptir ve içleri, suyun yabancılaştığı Güneş’in yüzeyi kadar sıcaktır.

Fizikçilerin doğruladığını 2019’da bilim insanları da doğruladı 1988’de bekleniyor: Süperiyonize buzdaki oksijen atomlarının katı bir kübik kafes içinde hapsolduğu, iyonize hidrojen atomlarının ise serbest bırakıldığı ve elektronların metallerin içinden geçmesi gibi bu kafesten aktığı bir yapı.

Bu, süperiyonik buza iletken özelliklerini verir. Bu da Erime noktasını yükseltir Böylece donmuş su yüksek sıcaklıklarda katı kalır.

Bu son çalışmada, Stanford Üniversitesi’nden fizikçi Arianna Gleason ve meslektaşları, iki elmas tabakası arasına sıkıştırılmış ince su şeritlerini gülünç derecede güçlü lazerlerle bombaladılar.

Ardışık şok dalgaları, basıncı 200 gigapaskal’a (2 milyon atmosfer) ve sıcaklıkları yaklaşık 5.000 K’ye (8.500 Fahrenheit derece) yükseltti; bu, 2019 deneylerindeki sıcaklıklardan daha yüksek, ancak daha düşük basınçlarda.

“Su açısından zengin, Neptün benzeri dış gezegenlere ilişkin son keşifler, gezegenin faz diyagramının daha ayrıntılı bir şekilde anlaşılmasını gerektiriyor. [water] Gleason ve meslektaşları, “Gezegenin iç kısımlarıyla ilgili basınç ve sıcaklık koşullarında” dedi. makalelerinde açıkladılarOcak 2022’den itibaren.

Daha sonra X-ışını kırınımı, basınç ve sıcaklık koşullarının yalnızca saniyenin çok küçük bir kısmı için korunmasına rağmen buzun sıcak, yoğun kristal yapısını ortaya çıkardı.

Ortaya çıkan kırınım desenleri, buz kristallerinin aslında 2019’da gözlemlenen süper iyonize buzdan farklı yeni bir faz olduğunu doğruladı. Yeni keşfedilen süper iyonize buz, Buz Vücut merkezli kübik yapı Ve 2019’daki selefi Ice XVIII ile karşılaştırıldığında iletkenliği artırıldı.

İletkenlik burada önemlidir çünkü hareketli yüklü parçacıklar manyetik alanlar oluşturur. Bu temel Dinamo teorisiDünyanın mantosu veya başka bir gök cisminin içindeki iletken sıvıların nasıl manyetik alanlara yol açtığını açıklayan.

Neptün benzeri bir buz devinin iç kısmının büyük kısmı yumuşak bir katı tarafından ve daha az kısmı dönen bir sıvı tarafından emilseydi, Üretilen manyetik alanın türünü değiştirin.

Eğer bu gezegen, Gleason ve meslektaşlarının söylediği gibi, çekirdeğine doğru farklı iletkenliğe sahip iki süperiyonize katman içeriyorsa Tavsiye etmek Neptün bunu yapmış olabilir ve dış sıvı katmanın oluşturduğu manyetik alan her biriyle farklı şekilde etkileşime girerek işleri daha da tuhaf hale getirebilir.

Gleason ve meslektaşları Sonuç olarak Ice XIX’e benzer süperiyonize buz tabakasının artan iletkenliği, Uranüs ve Neptün’ün yaydığı gibi kararsız, çok kutuplu manyetik alanların oluşumunu teşvik edecektir.

Eğer öyleyse, bu, NASA’nın 1977’de fırlatılan Voyager 2 uzay sondasının Dünya’nın yanından uçmasından 30 yıldan fazla bir süre sonra tatmin edici bir sonuç olacaktır. Güneş sistemimizde iki tane var Buz devleri Ve ölçüm Onlar Çok sıradışı manyetik alanlar.

Çalışma şu tarihte yayınlandı: Bilimsel raporlar.