Суперйонен воден лед: създадоха странна нова форма на материята каквато съществува на Уран и Нептун

Учени създадоха странна нова форма на водата, която се държи като кръстоска между течност и твърд материал.

Субстанцията, наречена Суперйонен воден лед, се смята за ключов компонент в структурата на отдалечени планети в нашата Слънчева система.

Изследователите предрекоха съществуването на такава субстанция още през далечената вече 1988 година. Бяха проведени редица числови симулации, за да се докаже нейното съществуване, но настоящият експеримент е първият, който успява да потвърди откритието.

„Това са много предизвикателни експерименти, така че беше много вълнуващо да разберем, че можем да научим много от данните,“ казва доктор Мариус Милот, физик в Националната лаборатория в Ливърмор, Калифорния (САЩ), който води екипа провел изследването.

Учените са използвали техника, наречена лазерна шокова компресия, не просто да потвърдят съществуването на субстанцията, но и за да верифицират хипотезите за структурата на планети като Нептун и Уран.

„Нашата работа дава експерименталното доказателство за суперйонния лед и демонстрира, че тази хипотеза не е изградена, заради грешки в симулациите, а действително улавя необичайното поведение на водата при такива условия,“ обяснява доктор Милот.

Изследването е публикувано в Nature Physics.

Докато нормалният лед се състои от водни молекули, свързани в твърда материя, суперйонния воден лед е съставен от йони, атоми с положителен или отрицателен заряд. Структурата му се състои от водородни  йони, реещи се в твърд кристал, състоящ се от кислородни йони.

Това е наистина странна форма на материята,

казва доктор Милот пред New York Times.

За разлика от конвенционалния лед, суперйонният лед се нуждае от невероятно високи температури, за да се формира, както и от високо налягане.

Учените са успели в експеримента, след като са разтрошили лед между два диаманта, след което ледът е манипулиран чрез лазер с цел да се увеличи налягането и температурата. При 5000 градуса по Целзий и 2 атмосфери налягане изследователите постигат доказателството за формиране на суперйонен лед и неговото разтапяне.

Времето на протичане на експеримента отнема между 10 и 20 наносекунди.

Следващата стъпка, казват учените, е да се определи структурата на кислородните кристали вътре в суперйонния лед.

Въпреки че такъв суперйонен воден лед не се намира никъде на Земята, се смята, че той е наличен в големи количества вътре в недрата на Уран и Нептун, където високата температура и високото налягане са подобни на условията, създадени в лабораторията на д-р Милот.

Според някои учени, наличието на тази материя във вътрешността на тези отдалечени планети може да обясни техните необичайни магнитни полета.

„Магнитните полета дават ключова информация за състава и еволюцията на планетите, така че е вълнуващо не само да тестваме, но и да подкрепим идеята за тънко динамо, предложена като обяснение на наистина странните магнитни полета на Уран и Нептун,“ казва професор Реймонд Джийнлоз, съавтор на изследването от Университета на Калифорния, Бъркли.

„Освен това е ментално предизвикателство да мислиш за лед при температура от хиляди градуси вътре в тези планети, но това е резултатът от експериментите.“