Bilim insanları yüksek yoğunluklu, aşırı sıcak buzun yeni bir aşamasını keşfetti

Güneş sistemimizin dış gezegenleri Uranüs ve Neptün, su bakımından zengin gaz devleridir. Bu gezegenler Dünya atmosferinin 2 milyon katı kadar aşırı basınçlara sahiptir. Ayrıca güneşin yüzeyi kadar sıcak iç mekanları vardır. Bu koşullar altında su, egzotik, yüksek yoğunluklu buz fazları sergiler.

Araştırmacılar yakın zamanda Ice XIX olarak adlandırılan bu aşamalardan birini, gerekli aşırı koşulları yeniden oluşturmak için yüksek güçlü lazerler kullanarak ilk kez gözlemlediler. Öncü bir X-ışını lazer tesisi olan Linac Tutarlı Işık Kaynağı’ndaki Aşırı Koşullarda Madde cihazını kullanarak Ice XIX yapısını ölçtüler ve oksijen atomlarının vücut merkezli kübik bir yapıda toplandığını, hidrojen atomlarının ise bir cisim gibi serbestçe hareket ettiğini gösterdiler. akışkan, iletkenliği önemli ölçüde artırır. Makaleleri şu tarihte yayınlandı: Bilimsel Raporlar.

1977’de fırlatılan bir NASA güneş sistemi keşif uzay aracı olan Voyager II, Uranüs ve Neptün’ün etrafındaki oldukça sıra dışı manyetik alanları ölçtü. Bilim adamları, süperiyonik buz olarak adlandırılan egzotik durumları, bu durumların artan elektriksel iletkenliğinden dolayı olası bir açıklama olarak değerlendirdiler. Bu çalışma daha önce keşfedilmemiş Ice XIX evresinin varlığını ortaya koyuyor. Bu fazın doğru derinliklerde oluşabileceğini ve Voyager II manyetik verilerinin açıklanmasına yardımcı olabileceğini gösteriyor.

Güneş sistemimizde her yerde bulunan ve yaşam için gerekli olan bir bileşik olan su, hali hazırda tanımlanmış 18 kristal buz fazıyla olağanüstü derecede karmaşık bir basınç-sıcaklık faz diyagramı sergiliyor. Yoğun buz evreleri hiçbir yerde Uranüs ve Neptün gibi gaz devlerinin iç kısımlarından daha önemli değildir. Bilim adamları, bu gezegenlerin karmaşık manyetik alanlarının, süperiyonik özelliklere sahip egzotik yüksek basınçlı su buzu durumları tarafından üretildiğini varsayıyorlar. Ancak bu ekstrem koşullarda buzun yapısını ölçmek oldukça zordur.

Araştırmacılar, lazerle yönlendirilen dinamik sıkıştırma sırasında buz yapısını araştırmak için, ultra hızlı bir X-ışını Serbest Elektron Lazeri ve Enerji Bakanlığı (DOE) Bilim Ofisi kullanıcı tesisi olan Linac Tutarlı Işık Kaynağındaki Aşırı Koşullarda Madde cihazını kullanarak, yüksek yoğunluklu, aşırı sıcak su buzunun yeni bir aşamasının ilk doğrudan kanıtı.

200 GPa (2 milyon atmosfer) ve 5.000 K (8.500°F) sıcaklıkta Ice XIX olarak adlandırılan bu yeni yüksek basınçlı buz fazı, vücut merkezli kübik (BCC) kafes yapısına sahiptir. Her ne kadar diğer yapıların bu koşullarda kararlı olduğu teorileştirilmiş olsa da, Ice XIX’in BCC yapısı, buz devlerinin iç kısımlarında elektrik iletkenliğinde daha önce düşünülenden çok daha fazla bir artışa olanak tanıyacak.

Sonuçlar, Voyager II uzay aracı tarafından Uranüs ve Neptün için ölçülen çok kutuplu manyetik alanların önemli ve ilgi çekici kökenini sağlıyor.