ΔΙΕΘΝΕΣ
09/05/2019 12:06 EEST

Περίεργη μορφή θερμού πάγου παρατηρήθηκε στη Γη

Τι είναι ο υπεριοντικός πάγος και πώς προκύπτει.

Millot, Coppari, Hamel, Krauss (LLNL)

Η εικόνα που έχουμε οι περισσότεροι για τον πάγο είναι μάλλον κοινή- ωστόσο, ανά το Ηλιακό Σύστημα, οι διαφορετικές θερμοκρασίες και πιέσεις μπορούν να του δώσουν διαφορετικά, ασυνήθιστα χαρακτηριστικά, και απόδειξη για αυτό είναι οι εικόνες με ακτίνες Χ που τράβηξαν επιστήμονες από ένα υλικό γνωστό ως «υπεριοντικός» πάγος. Όπως αναφέρουν οι επιστήμονες σε επιστημονικό άρθρο στο Nature, ο πάγος αυτός υπάρχει υπό συνθήκες πίεσης 1-4 εκατομμύρια φορές πολλαπλάσιες αυτής που υπάρχει στη στάθμη της θάλασσας και θερμοκρασίες που αγγίζουν το ήμισυ αυτής της επιφάνειας του Ήλιου.

«Ναι, μιλάμε για πάγο» λέει ο Μάριους Μίλοτ, φυσικός στο Lawrence Livermore National Laboratory στην Καλιφόρνια, σύμφωνα με το National Geographic. «Αλλά το δείγμα είναι στους πολλούς χιλιάδες βαθμούς».

Αν και κανονικά τέτοιες συνθήκες είναι ανέφικτες στη Γη, εκτιμάται πως συναντώνται βαθιά μέσα σε δύο από γίγαντες του ηλιακού μας συστήματος, τον Ουρανό και τον Ποσειδώνα- πιθανώς βοηθώντας στην καλύτερη κατανόηση του τρόπου λειτουργίας των μακρινών αυτών πλανητών, περιλαμβανομένης της προέλευσης των ασυνήθιστων μαγνητικών τους πεδίων.

Οι επιστήμονες γνωρίζουν ήδη 17 ποικιλίες κρυσταλλικού πάγου, και πάνω από 30 χρόνια πριν, φυσικοί προέβλεψαν ότι οι τεράστιες πιέσεις θα μπορούσαν να συμπιέσουν το νερό σε υπεριοντικές μορφές. Τα υπεριοντικά υλικά έχουν «υβριδικό» χαρακτήρα: Είναι εν μέρει στερεά και εν μέρει υγρά, και σε μικροσκοπικό επίπεδο αποτελούνται από ένα κρυσταλλικό πλέγμα το οποίο διαπερνάται από αιωρούμενους πυρήνες ατόμων οι οποίοι μπορούν να μεταφέρουν ηλεκτρικό φορτίο. Στο νερό, τα άτομα οξυγόνου θα συμπιέζονταν σε έναν στερεοποιημένο κρύσταλλο, ενώ τα πρωτόνια του υδρογόνου θα κινούνταν γύρω σαν υγρό (σημειώνεται πως πρόσφατα μια άλλη ομάδα επιστημόνων, που δούλευε με ποτάσιο, επιβεβαίωσε την ύπαρξη μιας κατάστασης της ύλης που είναι ταυτόχρονα στερεή και ρευστή).

 

Millot, Coppari, Kowaluk (LLNL)

 

«Είναι μια αρκετά εξωτική κατάσταση της ύλης» είπε η Φεντερίκα Κοπάρι του Livermore, άλλη μια εκ των ερευνητών.

Πέρυσι ο Μίλοτ, η Κοπάρι και συνάδελφοί τους είχαν βρει τα πρώτα ίχνη υπεριοντικού πάγου, χρησιμοποιώντας αδαμάντινα «αμόνια» και ωστικά κύματα από λέιζερ για να συμπιέσουν νερό τόσο πολύ που μετατράπηκε σε πάγο για μερικά δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου. Οι μετρήσεις της ομάδας έδειξαν πως ο πάγος έγινε για λίγο εκατοντάδες φορές πιο ηλεκτρικά αγώγιμος από ό,τι ήταν πριν, υποδεικνύοντας πως πιθανότατα είχε γίνει υπεριοντικός.

Στα νέα τους τεστ, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν έξι μεγάλες ακτίνες λέιζερ για να παράξουν μια σειρά ωστικών κυμάτων που συμπίεσαν ένα λεπτό στρώμα υγρού σε στερεοποιημένο πάγο σε πιέσεις εκατομμύρια φορές μεγαλύτερες από αυτήν της επιφάνειας της Γης, και μεταξύ 3.000 και 5.000 βαθμών Φαρενάιτ (1.648 και 2.760 βαθμών Κελσίου). Αυτό κράτησε ξανά για δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου, αποκαλύπτοντας πως τα άτομα οξυγόνου είχαν όντως πάρει κρυσταλλική μορφή.

Το οξυγόνο είχε συμπιεστεί σε μικροσκοπικούς κύβους- μικρά «κουτιά» με ένα άτομο σε κάθε γωνία, και ένα στη μέση κάθε πλευράς. Είναι η πρώτη φορά που υδάτινος πάγος παρατηρείται σε τέτοια κατάσταση, σύμφωνα με την Κοπάρι. Οι επιστήμονες έχουν προτείνει να δοθεί στον πάγο αυτόν το όνομα Πάγος 18 (Ice XVIII).

Τα αποτελέσματα της έρευνας αξιοποιούνται ήδη για την ενημέρωση/ βελτίωση μοντέλων για τον Ουρανό και τον Ποσειδώνα. Οι γιγαντιαίοι αυτοί κόσμοι αποτελούνται περίπου κατά 65% από νερό, συν αμμωνία και μεθάνιο, που σχηματίζουν στρώματα όπως, στην περίπτωση της Γης, η επιφάνεια, ο μανδύας και ο πυρήνας της Γης. Τα νέα αυτά πειράματα δείχνουν πως οι πλανήτες αυτοί θα έπρεπε να έχουν ένα υπεριοντικό στρώμα πάγου που λειτουργεί όπως ο μανδύας στον δικό μας πλανήτη- και αυτό θα εξηγούσε τα ασυνήθιστα μαγνητικά τους πεδία.