Вода је темељна твар за живот, а њена својства су све само не обична. Иако је свуда око нас, понаша се потпуно другачије од већине течности: постаје ређа када се заледи, има изузетно високу површинску напетост и врелиште, а с обзиром на молекуларну масу на собној температури би требало да буде гас. Научници су сада ту необичност обогатили стварањем досад невиђеног облика леда, пише Science Alert. И то на притиску од 2,3 милиона атмосфера и температури вишој од 2.300 Целзијусових степени. У таквим условима очекивало би се да вода буде гас, но под огромним притиском, какав влада у унутрашњости великих планета, њено ширење је спријечено. Уместо тога, остаје изразито густа и прелази у егзотична стања.
Једно од таквих стања јесте суперjонски лед, који није ни потпуно чврст, ни текући. У њему су атоми кисеоника фиксирани у круту кристалну решетку, док се језгра водоника слободно крећу кроз њу, слично честицама у течности. До данас је познато двадесетак фаза воденог леда, а неколико у екстремним условима постају суперjонска. Изучавање ових облика није само научна знатижеља. Претпоставља се да суперионски лед постоји дубоко у Урану и Нептуну, где би његова својства могла објаснити необична магнетска поља тих планета. У новом експерименту истраживачи под вођством физичара Алексиса Форестијеа из Комисије за алтернативне енергије и атомску енергију у Француској изложили су узорке воде условима какви се очекују у језгрима ледених дивова. Узорке су стиснули између дијамантских врхова до притиска од 230 гигапаскала, што је 2,3 милиона пута више од атмосферског, и истовремено их загревали ласерима на температуре од више хиљада степени. Промене у кристалној структури леда пратили су уским снопом рендгенских зрака.
Анализа је открила конфигурацију која је до сада постојала само у теорији: хексагонално густо паковани лед, познат као HCP лед (Hexagonal Close-Packed). Реч је о специфичном распореду атома кисеоника. Док раније откривени облик суперjонског леда има такозвану пљоснато центрирану кубну структуру (FCC), код HCP леда слојеви атома другачије су сложени. Експерименти су показали да се загревањем HCP кристал почео понашати као суперjонска материја. Истраживачи су утврдили да се прелаз из једног облика у други догађа с порастом притиска и температуре. На 155 гигапаскала и 2.000 келвина, рендгенски сигнал показивао је мешавину fcc и hcp структуре. Kада су појачали на 219 гигапаскала и 2.630 келвина, FCC сигнал је готово нестао, а HCP је постао доминантан. Истраживачи су накнадно схватили да је вероватно и у једном ранијем експерименту створен HCP лед, али тада нису препознали о чему се ради. Иако се чини као незнатна промена на атомском нивоу, разлика између два облика леда могла би бити кључна за планетологију. Ако HCP лед проводи струју другачије од FCC леда, то би могло променити моделе који описују унутрашњост Урана и Нептуна.
Сматра се да су управо ти процеси одговорни за стварање њихових хаотичних и асиметричних магнетских поља. Својства новооткривеног HCP леда, попут електричне проводљивости, тек треба да се изуче теоријским и експерименталним радом. Откриће показује да је вода, једна од најпознатијих материја, и даље пуна изненађења. Сваки нови егзотични облик леда отвара нова питања о условима који владају у екстремним окружењима, од унутрашњости планета до удаљених свемирских објеката. Налази су објављени у часопису Physical Review Letters.
(Илустрација Pexels/Ray Suarez)
(Индекс)
