Volgens wetenschappers kan superionisch ijs zich in de ingewanden van Uranus en Neptunus bevinden.
Amerikaanse natuurkundigen van het Livermore National Laboratory hebben een nieuwe vorm van materie ontvangen die superionisch ijs wordt genoemd. Het is te vinden op ijzige reuzenplaneten zoals Uranus of Neptunus. Dit staat in een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Nature Physics.
Zoals je weet, is water een eenvoudig molecuul dat uit slechts drie atomen bestaat: twee waterstofatomen en een zuurstofatoom, met elkaar verbonden in een V-vorm. Wanneer verschillende watermoleculen samenkomen, kan hun collectieve structuur veranderen, afhankelijk van de toestand waarin ze zich bevinden. Tijdens het invriezen combineren ze bijvoorbeeld tot een stijf kristalrooster, dat ruimer is en waterstofionen er vrij langs bewegen.
Het zogenaamde superionische ijs werd 30 jaar geleden voor het eerst voorspeld en wordt verondersteld te bestaan op met ijs bedekte planeten. Onderzoekers die de structurele eigenschappen van water bestuderen, hebben bijna 20 verschillende vormen van ijskristalroosters ontdekt, met watermoleculen in configuraties die variëren van ongeordend tot zeshoekig en kubisch.
Superionische ijsmoleculen zijn zo dicht gerangschikt dat hun zuurstofatomen een stijf rooster vormen. Daarna stromen waterstofatomen met een positieve lading er vrij doorheen als een vloeistof. En de dalende waterstofionen kunnen ook een elektrische stroom voeren.
Om superionisch ijs te maken, plaatsten de onderzoekers een kubieke modificatie genaamd ijs VII tussen twee diamanten aambeelden bij 2,5 gigapascal en kamertemperatuur, volgens een persbericht van het laboratorium. Het ijs onder druk maakte vervolgens een reis over het hele land in handbagage om het laserenergielaboratorium van de Universiteit van Rochester in New York te bereiken. Daar werd het monster kort blootgesteld aan zes ultraviolette stralen om een schokgolf te creëren. Toen het golffront zich voortplantte in een klein ijsgebied, ontstonden extreme fysieke omstandigheden die geschikt waren voor een faseovergang naar een superionische toestand. De druk daarin bereikte 100-300 gigapascal. Het experiment werd uiteindelijk als een succes erkend.
De eigenschappen van de open vorm van ijs verklaren enkele van de verschijnselen op sommige planeten in het zonnestelsel, zoals Uranus en Neptunus. Als ijsreuzen, wordt aangenomen dat deze twee planeten grote hoeveelheden superionisch ijs in hun mantels dragen. In de toekomst zal dit waarschijnlijk helpen verklaren waarom ze zulke ongebruikelijke magnetische velden hebben.
"Als iemand dergelijke voorspellingen begint te testen, geeft dat hoop dat de resultaten van het onderzoek wetenschappers zullen aanzetten tot nadenken over de ontwikkeling van nieuwe materialen", concludeerden de onderzoekers.
Promotie video:
GRIGORY PUSHKAREV
