Eksperymenty pokazały, że przy skrajnie wysokich wartościach ciśnienia i temperatury woda zachowuje się w sposób daleki od tego, co znamy z codziennego życia. Od lat zakładano, że w głębi lodowych olbrzymów – Urana i Neptuna – może istnieć "gorący lód", stojący w sprzeczności z intuicyjnym wyobrażeniem o lodzie jako zimnej substancji. Przez długi czas nie dało się jednak odtworzyć tej fazy na Ziemi.
Na naszej planecie ciśnienie atmosferyczne pozostaje względnie stabilne, więc o przechodzeniu wody między stanami skupienia decyduje przede wszystkim temperatura (z drobnymi różnicami, jak zmiana temperatury wrzenia na różnych wysokościach). W środku Urana i Neptuna sytuacja wygląda inaczej: woda znajduje się tam pod tak gigantycznym naciskiem, że może przyjmować postać lodu nawet w warunkach termicznych, które z ziemskiej perspektywy wydają się nieprawdopodobne. Takie środowisko da się zasymulować jedynie w laboratorium, przy wykorzystaniu specjalistycznej aparatury.
Zespół kierowany przez Alexisa Forestiera z francuskiej komisji ds. energii alternatywnych i atomowej skoncentrował się na uzyskaniu szczególnej fazy lodu z niewielkiej ilości wyjątkowo czystej wody. Decydujące okazało się jednoczesne zastosowanie skrajnych parametrów: próbkę sprężono tak, by ciśnienie sięgało milionów razy wartości notowanych na poziomie morza, a temperaturę podniesiono powyżej 2 tys. °C.
DLA CIEBIESamsung - przegląd oferty lodówek
W trakcie testów badacze zarejestrowali powstanie tzw. lodu nadjonowego. W tej formie tlen buduje uporządkowaną, krystaliczną "kratę", natomiast wodór – pozbawiony elektronów – może przemieszczać się w strukturze swobodnie. Taki układ ma odpowiadać warunkom panującym we wnętrzach lodowych planet. W doświadczeniach próbkę poddawano ciśnieniu sięgającemu 2,25 mln atmosfer, a temperaturę zmieniano od wartości pokojowych do 2 087°C.
Wcześniej udało się już uzyskać nadjonowy lód o strukturze sześciennej, ale nowe wyniki wniosły istotny szczegół. Gdy temperaturę podnoszono do poziomu kojarzonego z możliwością stopienia stali, a ciśnienie wynosiło około 1,6 mln atmosfer, lód przechodził w strukturę heksagonalną. To ważna obserwacja, bo przybliża naukowców do bardziej realistycznego opisu tego, jak mogą wyglądać warstwy wewnętrzne Urana i Neptuna.
Nietypowe zachowanie lodu zaobserwowane w laboratorium może też pomóc w wyjaśnieniu osobliwych cech pól magnetycznych obu planet. Już w latach 80. sonda Voyager 2 ustaliła, że pola magnetyczne Urana i Neptuna są odchylone i niesymetryczne. Jedna z interpretacji zakłada, że odpowiadają za to przepływy ładunków elektrycznych w warstwie lodu nadjonowego znajdującej się tuż pod powierzchnią – w mechanizmie innym niż geodynamika znana z Ziemi. Tego typu ustalenia są istotne zarówno dla dalszych analiz, jak i dla planowania przyszłej eksploracji lodowych olbrzymów.
Redaktor serwisu WP Tech. Od ponad 10 lat codziennie pisze o astronomii, astrofizyce, kosmologii i eksploracji przestrzeni kosmicznej. Od samego początku stara się zostać prawdziwym kronikarzem pierwszych kroków ludzkości ku gwiazdom. Tak się dobrze złożyło, że przypadło mu żyć w czasach, w których ludzkość dokonuje fenomenalnych odkryć i po raz pierwszy w historii ma szansę zajrzeć na kres wszechświata i postawić stopę na innej planecie. Poza pracą - miłośnik psów i wielokilometrowych spacerów po lasach Wielkopolski.
