Zistila sa zvláštna forma ľadu, ktorý sa topí iba pri extrémne vysokých teplotách: ScienceAlert

Vo vnútri planét, kde sú známe materiály vystavené extrémnemu tlaku a teplu, sa dejú zvláštne veci.

Atómy železa pravdepodobne tancujú v pevnom vnútornom jadre Zeme a horúci, tmavý a ťažký ľad – ktorý je pevný aj tekutý zároveň – sa pravdepodobne vytvoril v plynných obroch Uránu a Neptúne bohatých na vodu.

Pred piatimi rokmi vedci prvýkrát v laboratórnych experimentoch znovu vytvorili tento exotický ľad, nazývaný superiónový ľad; A pred štyrmi rokmi potvrdil jeho existenciu a kryštalickú štruktúru.

Potom len minulý rok výskumníci z niekoľkých univerzít v Spojených štátoch a laboratória Stanford Linear Accelerator Center Laboratory (SLAC) v Kalifornii objavili novú fázu superiónového ľadu.

Ich objav prehlbuje naše pochopenie toho, prečo to majú Urán a Neptún off-kilter magnetické pole S viacerými pólmi.

Z nášho pozemského okolia by vám bolo odpustené, keby ste si mysleli, že voda je jednoduchá molekula v tvare kolena zložená z jedného atómu kyslíka naviazaného na dva vodíky, ktoré sa pri zamrznutí vody ustália.

superiónový ľad Zvláštne odlišné, a predsa to môže byť jedno z nich najhojnejšia forma Množstvo vody vo vesmíre – predpokladá sa, že vypĺňa vnútro nielen Uránu, Neptúna, ale aj podobných exoplanét.

Tieto planéty majú tlak dva milióny krát väčší ako zemská atmosféra a vnútro je také horúce ako povrch Slnka – tu je voda čudná.

Vedci v roku 2019 potvrdili, čo mali fyzici bola predpovedaná v roku 1988: štruktúra, kde sú atómy kyslíka v superiónovom ľade uzamknuté v pevnej kubickej mriežke, zatiaľ čo ionizované atómy vodíka sú ponechané voľné a prúdia cez túto mriežku ako elektróny cez kovy.

To dáva superiónovému ľadu jeho vodivé vlastnosti. Toto tiež jeho teplota topenia sa zvyšuje Pretože zamrznutá voda zostáva pevná aj pri vysokých teplotách.

V tejto najnovšej štúdii fyzička Stanfordskej univerzity Ariana Gleason a jej kolegovia bombardovali tenké plátky vody vložené medzi dve vrstvy diamantu smiešne výkonnými lasermi.

Postupné rázové vlny zvýšili tlak na 200 GPa (2 milióny atmosfér) a teplotu na približne 5 000 K (8 500 °F) – teplejšie ako teploty v experimentoch v roku 2019, ale pri nižších tlakoch.

„Nedávne objavy na vodu bohatých exoplanét podobných Neptúnu si vyžadujú podrobnejšie pochopenie fázového diagramu [water] O podmienkach tlaku a teploty relevantných pre ich planetárne vnútro,“ Gleason a kolegovia vysvetliť vo svojich novináchOd januára 2022.

Röntgenová difrakcia odhalila kryštálovú štruktúru horúceho a hustého ľadu, pričom tlakové a teplotné podmienky sa udržiavali len zlomok sekundy.

Výsledné difrakčné obrazce potvrdili, že ľadové kryštály boli skutočne novou fázou odlišnou od superiónového ľadu pozorovaného v roku 2019. Jeden z novoobjavených superiónových ľadov, Ľad XIX, kubická štruktúra zameraná na telo a zvýšená vodivosť v porovnaní s jeho predchodcom z roku 2019, Ice XVIII.

Vodivosť je tu dôležitá, pretože pohybujúce sa nabité častice vytvárajú magnetické polia. toto je jej základ teória dynamaČo popisuje, ako vírenie vodivých tekutín vo vnútri zemského plášťa alebo akéhokoľvek iného nebeského telesa spôsobuje vznik magnetických polí.

Ak by väčšiu časť vnútra ľadového obra ako Neptún zabrala kašovitá pevná látka a menej víriaca kvapalina, bolo by to Zmeňte typ generovaného magnetického poľa,

A keby táto planéta mala dve superiónové vrstvy s rôznou vodivosťou smerom k jej jadru, ako to urobili Gleason a jeho kolegovia. navrhnúť Neptún by mohol byť zapojený, potom by magnetické pole generované vonkajšou vrstvou kvapaliny interagovalo s každým z nich rôznymi spôsobmi, čím by boli veci ešte podivnejšie.

Gleason a kolegovia záver Zvýšená vodivosť vrstvy superiónového ľadu podobnej ľadu XIX by podporila vytváranie nepokojných, multipolárnych magnetických polí vyžarujúcich z Uránu a Neptúna.

Ak áno, bol by to uspokojivý výsledok viac ako 30 rokov po vypustení vesmírnej sondy NASA Voyager II v roku 1977. dve z našej slnečnej sústavy ľadových obrov A merané ich Extrémne abnormálne magnetické polia.

Štúdia bola publikovaná v r vedecká správa,