A világ egyik legerősebb lézerével kilőni egy vízcseppet? Talán nem ez a legmegfelelőbb módja annak, hogy jégkockát állítsunk elő. Na persze, teljesen más a helyzet akkor, ha olyan jeget szeretnénk, amit adott esetben bolygóóriások mélyén találhatunk.
Tudósok már régóta tisztában vannak a ténnyel, miszerint a jégnek nem csak egyetlen formája létezik. A különböző típusok előállítására azonban eddig még nem volt lehetőségük, most azonban sikerült néhány szélsőségesebb fajtát laboratóriumban létrehozniuk.
A Chicagói Egyetem és a Carnegie Institution of Washington kutatóinak új tanulmányában nemrégiben egy vízcseppet tartottak gyémántmarkolatban, felerősítették a nyomást, és lézerrel felmelegítették, hogy megtudják, hogyan fagy át szuperionikus állapotba.
De vajon mi is az a szuperionikus jég?
A vízmolekulák olyan elrendeződése – legalábbis elméletben –, amely oxigénatomok rácsából áll, körülvéve hidrogénnel – utóbbi azonban nyugalmi állapot helyett folyamatosan mozog. Tehát technikailag jégről beszélünk, mégis olyan, mintha folyadék és szilárd anyag lenne egyben.
Ez az a fajta jég, amely nem alacsony hőmérsékleten, hanem extrém nyomáson képződik. Gondoljunk csak arra a nyomásszintre, amely a természetben mélyen, a föld alatt, vagy még inkább a Neptunuszhoz hasonló hatalmas bolygók magjának közelében alakul ki.
Bár arra vonatkozóan, hogy milyen körülmények között alakul ki szuperionikus jég, vannak feltételezések, a pontos hőmérsékletet azonban homály fedi.
A probléma középpontjában valójában a hármaspontnak nevezett kérdés áll, vagyis a nyomás és a hőmérséklet keresztmetszete, amelynél egy anyag az olvadás, a fagyás és a szublimáció határán van.
Hogy még bonyolultabbá tegye a természet a helyzetet, az is változhat, hogy a víz milyen szilárd szerkezetbe tud rendeződni. A jégnek számos formája létezik, az alkotóelemek elrendeződésétől és mozgásától függően.
Ahhoz, hogy a víz legalább közelébe kerüljön a szuperionokis jég állapotának, a mintát legalább 50 gigapascal nyomás alá kell helyezni – ami félmilliószor nagyobb erő, mint amit most a Föld légköre alatt tapasztalunk –, majd nagy teljesítményű lézerrel kell melegíteni.
Tehát amikor fizikusok egy csoportja nekilátott, hogy viszonylag enyhe, 20 gigapascalos nyomáson vizet préseljen egy gyémánt-csapólyába, nem számítottak sok mindenre. Aztán mégis eredménye lett.
Meglepetés volt. Mindenki azt gondolta, hogy ez a fázis csak sokkal nagyobb nyomáson jelenik meg, mint ahol először találtuk
– nyilatkozta Vitali Prakapenka, a Chicagói Egyetem geofizikusa, aki azt is hozzátette, hogy eredményüknek hála, képesek lesznek feltérképezni, hogy milyen tulajdonságokkal rendelkezik a jégnek ezen formája, valamint jobban megismerhetjük a bolygóóriások működését.
Forrás: ScienceAlert
