Когато чуете ниски температури, най-вероятно си представяте лед. Да, в основата си ледът е нещо студено. При изключително екстремно налягане обаче – като това в ядрото на големи планети – може да се случи нещо странно. Ледът запазва твърдата си форма, но температурата му се покачва до стойности, по-високи от тези на повърхността на Слънцето.
Този тип воден лед се нарича „свръхйонен“ и е част от списъка с приблизително 20 фази, които водата би могла да образува, включително лед, течност и изпарение. Сега изследователи откриват и описват подробно две свръхйонни ледени фази. На практика те откриват начин да пресъздадат надеждно и стабилно този тип лед за по-дълго откогато и да било.
Едната свръхйонна фаза е с налягане между 200 000 и 600 000 пъти по-голямо от атмосферното на морското равнище. Температурата ѝ от няколкостотин до 1000 градуса по Целзий. Другата фаза е около половината от налягането в центъра на Земята, а температурата ѝ – няколко хиляди градуса.
„Беше изненадващо – всички си мислеха, че тази фаза няма да се появи, докато налягането не се увеличи много повече от онова, в което я открихме за първи път – пише проф. Витали Пракапенка от Чикагския университет, един от съавторите на проучването. – Благодарение на няколко мощни инструмента обаче ние успяхме успешно да опишем свойствата на този нов лед, който представлява нова фаза на материята.
При високи температури и невероятно силно налягане ледът остава в твърда форма, но атомната му структура се променя драматично. Веднъж щом температурата и налягането бъдат отстранени, ледът се връща в стандартната си форма.
„Представете си куб – мрежа от кислородни атоми, свързани в ъглите с водород – казва Пракапенка. – Когато се трансформира в тази нова свръхйонна фаза, мрежата се разширява и позволява на водородните атоми да се разместят, докато кислородните остават неподвижни. Горе-долу все едно една твърда кислородна мрежа да се намира в океан от плуващи водородни атоми.“
Свръхйонният лед е с по-ниска плътност от стандартния, за който вече знаем, че е по-малко плътен от течната вода. Освен това променя цвета си. Ако водният лед може да бъде прозрачен или облачно бял (в зависимост от начина, по който е замръзнал), то свръхйонният е по-тъмен, тъй като си взаимодейства със светлината по по-различен начин.
„Това е ново състояние на материята. Затова на практика се държи като нов материал. Вероятно е по-различен от това, отколкото предполагахме“, казва Пракапенка.
Планетарните учени смятат, че сходни екстремни условия на налягане и температури вероятно съществуват в Нептун и Уран, както и в други ледени гигантски планети отвъд Слънчевата система. Ако разберем по-добре свойствата на свръхйонния лед, ще научим повече и за свойствата на тези планети.
Изследването е публикувано в Nature Physics.
Източник: IFLScience
