Загадочные планеты внешней солнечной системы могут содержать странную форму водяного льда, который одновременно является жидкостью и твердым телом. Теперь исследователи создали эту странную "суперионную воду" здесь, на Земле.
Связанный контент
- В Нептуне и на Уране может идти дождь
- Новый шторм, столь же большой как Земля, разжигает атмосферу Нептуна
Эксперимент добавляет вес теории, что суперионный лед, который может проводить электричество, как металл, может объяснить односторонние магнитные поля Урана и Нептуна. Исследователи описывают свои выводы в исследовании, опубликованном на этой неделе в журнале Nature Physics.
Как сообщает New York Times Кеннет Чанг, вода - обманчиво простая молекула, состоящая всего из трех атомов: двух атомов водорода и кислорода, связанных вместе в форме буквы V. Когда много молекул воды собираются вместе, их коллективная структура может меняться в зависимости от того, в каком состоянии они находятся. Во время замерзания они соединяются в кристаллической решетке, которая является более просторной, поэтому лед имеет тенденцию к расширению.
Исследователи, исследующие структурные свойства воды, обнаружили почти 20 различных форм кристаллов льда, причем молекулы воды расположены в разупорядоченных конфигурациях от гексагональной до кубической. (К счастью, ни у одного из них нет смертоносных и замерзающих свойств вымышленной «Ледяной девяти», придуманной Куртом Воннегутом для «Колыбели кошки» .)
Молекулы воды суперионного льда упакованы настолько плотно, что их атомы кислорода образуют жесткую решетку, пишет Change. Атомы водорода, несущие положительный заряд, могут свободно течь через него. Протекающие ионы водорода также могут нести электрический ток.
«Это похоже на то, что ледяной лед частично растаял», - пишет «Нью-Йорк таймс » Реймонд Джанлоз, один из авторов статьи и профессор наук о Земле и планетах в Калифорнийском университете в Беркли.
Согласно созданию пресс-релиза лаборатории, Жанлоз и его коллеги сжимали водяной лед между двумя алмазами в Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса в 25 000 раз больше давления, которое мы испытываем на Земле. Лед под давлением затем прокатился на вездеходе в ручной клади, чтобы добраться до лаборатории лазерной энергетики Рочестерского университета в Нью-Йорке. Шесть интенсивных лазерных лучей взорвали импульс ультрафиолетового света в образец, посылая ударные волны, которые сжимали вещество дальше, а также нагревали его.
Приблизительно в 1, 9 миллиона раз превышающее атмосферное давление, исследователи наблюдали скачок плотности и температуры, пишет Эмили Коновер для Science News . Это изменение свидетельствует о том, что образец растаял, так же как теоретические расчеты могли бы предсказать, был ли это суперионный лед. Образец также провел электричество.
Ледяные гиганты Уран и Нептун могут нести суперионный лед в своих мантиях, явление, которое будет генерировать магнитные поля, которые выглядят не так, как в ядре планеты, как это происходит на Земле, пишет Чанг для The New York Times.
Эксперимент также может иметь последствия ближе к дому. Жанлос сообщает The Times, что суперионный лед может привести к появлению новых материалов. «Когда кто-то начинает проверять подобные прогнозы, это дает надежду, что он может начать думать о разработке новых материалов, - говорит он, - где вы говорите мне, какие свойства вам нужны, и кто-то может использовать компьютер сейчас, чтобы выяснить, какого рода материала, какие элементы вы должны собрать, и как они должны быть упакованы вместе, чтобы получить эти свойства ".
