دانشمندان شکل جدیدی از یخ را در شرایطی با فشار و دمای بسیار بالا شناسایی کردند. این ساختار که یخ ششگوش فشرده (hcp) نام دارد، در فشارهایی تا ۲۱۹ گیگاپاسکال و دمای ۲۶۳۰ کلوین، معادل حدود ۲۳۵۷ درجه سانتیگراد، مشاهده شده است. این نوع یخ شاید درون اورانوس و نپتون وجود داشته باشد.
به گزارش سیناپرس، این آزمایش توسط محققان کمیسیون انرژیهای جایگزین و انرژی اتمی فرانسه انجام شد. آنها نمونههای بسیار کوچکی از آب را در شرایطی مشابه آنچه انتظار میرود درون سیارات یخی وجود داشته باشد، تحت فشار و دمای شدید قرار دادند.
یخ در دمای بیش از ۲ هزار درجه سانتیگراد
آب در شرایط معمول با افزایش دما و تبدیلشدن به بخار منبسط میشود. اما در فشارهایی در حد میلیونها برابر فشار جو زمین، این انبساط محدود میشود و آب میتواند چگالی بسیار بالایی داشته باشد و ساختارهای متفاوتی از یخ ایجاد کند.
یکی از این ساختارها یخ سوپریونی است. در این حالت، اتمهای اکسیژن در یک شبکه بلوری نسبتاً ثابت قرار دارند، درحالیکه هستههای هیدروژن میتوانند درون این شبکه حرکت کنند. به همین دلیل، یخ سوپریونی ویژگیهایی از جامدات و مایعات را همزمان نشان میدهد.
پژوهشگران برای بررسی این رفتار، نمونههای آب را بین نوک الماسها فشرده و فشار را تا ۲۳۰ گیگاپاسکال افزایش دادند. سپس با استفاده از لیزر، نمونهها را تا دماهای چند هزار درجه گرم کردند. برای مقایسه، فشار جو زمین در سطح دریا حدود ۰.۱ مگاپاسکال است.
در مرحله بعد، پژوهشگران با استفاده از پرتو بسیار باریک پرتو ایکس سینکروترون تغییرات ساختار بلوری یخ را بررسی کردند. نتیجه، شواهد ساختاری بود که پیشتر بهلحاظ نظری پیشبینی شده بود اما بهصورت قطعی در آزمایش مشاهده نشده بود: یخی با ساختار ششگوش فشرده یا hcp.
این ساختار به نحوه قرارگیری لایههای اتمهای اکسیژن در بلور مربوط میشود. یکی از شکلهای پیشتر شناساییشده یخ سوپریونی، ساختار مکعبی fcc دارد. در ساختار hcp، لایهها با ترتیب متفاوتی روی یکدیگر قرار میگیرند. پژوهشگران شواهدی پیدا کردند که نشان میدهد ساختارهای fcc و hcp میتوانند با تغییر موقعیت لایهها به یکدیگر تبدیل شوند. این تغییر با افزایش فشار و دما آشکارتر شد.
در فشار ۱۵۵ گیگاپاسکال و دمای ۲ هزار کلوین، دادههای پرتو ایکس ترکیبی از نشانههای ساختارهای fcc و hcp را نشان دادند. با افزایش شرایط آزمایش به ۱۹۷ گیگاپاسکال و ۲۲۵۰ کلوین، نشانههای hcp نسبت به fcc قویتر شد. در نهایت، در فشار ۲۱۹ گیگاپاسکال و دمای ۲۶۳۰ کلوین، تقریباً نشانهای از fcc باقی نماند و ساختار hcp غالب بود.
به نقل از دیجیاتو، این یافته میتواند برای درک ساختار داخلی اورانوس و نپتون اهمیت داشته باشد. دانشمندان تصور میکنند یخ سوپریونی در اعماق این دو سیاره وجود دارد و ویژگیهای آن ممکن است با میدانهای مغناطیسی نامنظم آنها ارتباط داشته باشد.
یافتههای این پژوهش در ژورنال Physical Review Letters منتشر شده است.