Откриха странна форма на лед, който се топи само при изключително високи температури
Странни неща се случват вътре в планетите, където познатите материали са подложени на рисков напън и топлота. Атомите на желязото евентуално танцуват в твърдото вътрешно ядро на Земята. Горещ, черен, тежък лед, който е и корав, и течен по едно и също време, евентуално се образува в богатите на вода газови колоси Уран и Нептун.
Преди пет години учените пресъздадоха този другоземен лед, наименуван суперйонен лед, за първи път в лабораторни опити.
Преди четири години те потвърдиха неговото битие и кристална конструкция.
Миналата година откриватели от няколко университета в Съединените щати и лабораторията на Stanford Linear Accelerator Center в Калифорния (SLAC) откриха нова фаза на суперйонен лед. Тяхното изобретение задълбочава нашето схващане за това за какво Уран и Нептун имат такива нестабилни магнитни полета с голям брой полюси.
Ние считаме, че водата е елементарна молекула, формирана от един кислороден атом, обвързван с два водородни, които се откриват във закрепена позиция, когато водата замръзне. Суперйонният лед е необичайно друг и все пак може да е измежду най-разпространените форми на вода във Вселената.
Предполага се, че запълва освен вътрешността на Уран, Нептун, само че и сходни на тях екзопланети.
Тези планети имат рискови налягания от 2 милиона пъти земната атмосфера, а вътрешността им е толкоз гореща, колкото повърхността на Слънцето. Това е мястото, където водата става странна.
През 2019 година учените потвърдиха това, което физиците бяха предсказали през 1988 година
Структура, при която кислородните атоми в суперйонния лед са заключени в твърда кубична решетка, до момента в който йонизираните водородни атоми се освобождават, преминавайки през тази решетка като електрони през метали.
Това придава на суперйонния лед проводимите му свойства.
Той също по този начин покачва точката си на размразяване, тъй че замръзналата вода остава твърда при рискови температури. В ново изследване физикът Ариана Глийсън от Станфордския университет и сътрудниците ѝ бомбардираха тънки части вода, сложени сред два диамантени пласта, с няколко неуместно мощни лазера.
Последователните ударни талази покачиха налягането до 200 GPa (2 милиона атмосфери) и температурите до към 5000 K (4726.8 °C)
По-високи температурите по отношение на опитите от 2019 година, само че при по-ниски стойности на налягането.
Последните открития на богати на вода екзопланети, сходни на Нептун, изискват по-подробно схващане на фазовата диаграма на водата при условия на налягане-температура, свързани с техните планетарни черва.
Обясняват Глийсън и сътрудниците в своя документ.
След това рентгеновата дифракция разкрива кристалната конструкция на горещия, компактен лед.
Въпреки че основаните условия на налягане и температура се поддържат единствено за част от секундата. Получените дифракционни модели потвърдиха, че ледените кристали в действителност са нова фаза, друга от суперйонния лед, следен през 2019 година Новооткритият суперйонен лед, Ice XIX, има кубична конструкция, центрирана върху тялото, и нараснала проводимост спрямо предшественика си от 2019 година, Ice XVIII.
Проводимостта е значима тук, тъй като движещите се заредени частици генерират магнитни полета.
Това е основата на теорията на динамото, която разказва по какъв начин разбъркващите се проводими течности, като мантията на Земята или вътре в друго небесно тяло, пораждат магнитни полета. Ако повече от вътрешностите на сходен на Нептун мразовит колос бяха поети от кашаво твърдо вещество и по-малко от завихряща се течност, тогава това би трансформирало типа на основаното магнитно поле.
И в случай че към ядрото си тази планета имаше два свръхйонни пласта с друга проводимост, както допускат Глийсън и сътрудниците, че Нептун може да съдържа, тогава магнитното поле, генерирано от външния течен пласт, ще взаимодейства с всеки от тях по друг метод, правейки нещата още по-странни.
Глийсън и сътрудниците му заключават, че нарасналата проводимост на пласт суперйонен лед, сходен на Ice XIX, би насърчила генерирането на нестабилни, многополярни магнитни полета като тези, предавани от Уран и Нептун.
Ако е по този начин, това ще бъде приемлив резултат повече от 30 години откакто галактическата сонда на НАСА Вояджър II, изстреляна през 1977 година, прелетя около двата ледени колоса на нашата Слънчева система и мери техните извънредно необикновени магнитни полета.
Изследването е оповестено в Scientific Reports.
