Вчені знайшли нову форму льоду, який тане за дуже високих температур

П'ять років тому вчені змогли в лабораторних умовах відтворити нову форму льоду, яку назвали суперіонним льодом. Через чотири роки їм вдалося підтвердити його існування та кристалічну структуру. Минулого року дослідники з кількох лабораторій США виявили нову фазу суперіонного льоду, повідомляє Science Alert.

Усередині твердого ядра Землі знаходяться атоми заліза. Усередині багатих водою газових гігантів, Урана і Нептуна, ймовірно, знаходиться гарячий, важкий чорний лід, водночас і твердий і рідкий.

Нове відкриття поглиблює існуючі знання про те, чому Уран і Нептун мають такі незвичайні магнітні поля з кількома полюсами.

На Землі вода – це молекула, що складається з двох атомів водню та одного атома кисню, які займають фіксоване положення під час замерзання. Суперіонний лід відрізняється від цього, але може бути найпоширенішою формою льоду у Всесвіті. Імовірно, він заповнює надра не тільки Урана та Нептуна, а й екзопланет.

Тиск на цих планетах перевищує земний приблизно в два мільйони разів, а надра такі ж гарячі, як і поверхня Сонця. І тут поведінка води має свої диватства.

У 2019 році вчені підтвердили існування того, що фізики передбачили ще в 1988 році: структуру, в якій атоми кисню в суперіонному льоду замкнені в твердій кубічній решітці, в той час як іонізовані атоми водню вивільняються, проходячи через ці грати, як електрони через метали.

Завдяки цьому суперінний лід отримує свої надпровідні властивості. Це також підвищує температуру плавлення, через що заморожена вода залишається твердою за високих температур.

У ході нового дослідження фізик Аріанна Глісон зі Стенфордського університету та її колеги бомбардували тонкі смужки води, затиснуті між двома шарами алмазу, неймовірно потужними лазерами.

Послідовні ударні хвилі підняли тиск до 200 ГПа (2 мільйони атмосфер), а температуру приблизно до 5000 К (4726 градусів Цельсія) — вище, ніж температури експериментів 2019 року, але при нижчих тисках.

Після цього за допомогою рентгенівських променів вдалося виявити кристалічну структуру гарячого та щільного льоду, незважаючи на те, що умови тиску та температури зберігалися лише протягом частки секунди. Потім вчені підтвердили, що це нова фаза суперіонного льоду.

За словами дослідників, якби внутрішня частина крижаного гіганта, подібного до Нептуна, була зайнята м'яким твердим льодом, а не рідиною, що обертається, це змінило б тип створюваного магнітного поля.

Якби ближче до ядра у планети було два суперіонні шари з різною провідністю, то магнітне поле, створюване зовнішнім шаром рідини, взаємодіяло б з кожним з них по-різному, роблячи ситуацію ще дивнішою.

Вчені вважають, що підвищена провідність шару суперіонного льоду, сприятиме генерації хистких, багатополярних магнітних полів, подібних до тих, які походять від Урана і Нептуна.

Раніше вчені заявили про те, що новонароджений Юпітер був настільки яскравим і гарячим, що опромінював чотири своїх супутника таким інтенсивним світлом, що випаровував на них воду і позбавляв їх летючих речовин. Це може пояснити дивний склад галілеєвих супутників планети.