به گزارش حیات، وبگاه فیز در گزارشی آورده است:

دانشمندان می‌دانند که در اعماق سیاراتی مانند نپتون و اورانوس، یخ وجود دارد؛ اما نمی‌توانند آن را استخراج کنند و به زمین بیاورند؛ به همین دلیل، شرایط سخت و فوق‌العاده آن سیارات را در آزمایشگاه بازسازی می‌کنند.

گروهی از دانشمندان با هدایت الکسیس فارستیه (Alexis Forestier) از کمیسیون انرژی‌های جایگزین و انرژی اتمی فرانسه (CEA) دقیقاً همین کار را انجام دادند. کشف آن‌ها می‌تواند به درک بهتر میدان‌های مغناطیسی عجیب و لایه‌های عمیق درونی این سیارات دوردست کمک کند.

یخ داغ؛ جهانی عجیب

در این سیارات، یخ مانند مکعب‌های یخی که در نوشیدنی‌ها می‌اندازیم نیست. به دلیل گرمای شدید و فشار عظیم، یخ به حالت عجیبی به نام یخِ اَبَر یونی (superionic ice) درمی‌آید. در این حالت، اتم‌های اکسیژن مانند یک اسکلت جامد و منظم کنار هم قرار می‌گیرند، اما اتم‌های هیدروژن آزادانه مانند مایع در آن حرکت می‌کنند. همین ویژگی باعث می‌شود این یخ بتواند جریان برق را از خود عبور دهد.

دانشمندان می‌دانستند که این یخ داغ و رسانا وجود دارد، اما نمی‌دانستند که اتم‌های اکسیژن آن دقیقاً چه شکلی و چه نظمی دارند.

بازسازی شرایط سیارات در آزمایشگاه

برای پی‌بردن به این موضوع، پژوهشگران نمونه‌های بسیار کوچکی از یخ را بین دو الماس فوق‌سخت در دستگاهی به نام سلول سندان الماس، که نمونه را بین دو الماس فوق‌سخت فشرده می‌کند تا فشارهای عظیم اعماق سیارات را در آزمایشگاه بازسازی کند، قرار دادند و فشردند. سپس این یخ محبوس را با لیزر تا بیش از هزار و ۸۰۰ کلوین گرم کردند و آن را تحت فشاری معادل ۲۳۰ گیگاپاسکال یعنی بیش از دو میلیون برابر فشار جَو زمین، قرار دادند.

نتیجه شگفت‌انگیز بود. با تاباندن پرتو ایکس به این یخ، دانشمندان دیدند که اتم‌های اکسیژن به شکل یک الگوی شش‌ضلعی منظم مانند کندوی عسل کنار هم چیده شده‌اند؛ این ساختار جدید، بسته‌بندی فشرده شش‌ضلعی نام دارد.

بر اساس مقاله‌ای که این پژوهشگران در مجله فیزیکال ریویو لترز/ Physical Review Letters منتشر کرد، در فشار بالای ۲۰۰ گیگاپاسکال و دمای هزار و ۸۰۰ کلوین، این شکل شش‌ضلعی به شکل غالب یخِ ابریونی تبدیل شد و جایگزین ساختار قبلی (مکعبی) شد.

چرا این کشف مهم است؟

این پژوهش می‌تواند تصویر واضح‌تری از آنچه در اعماق غول‌های یخی منظومه شمسی می‌گذرد، به ما بدهد. در سیاراتی مانند اورانوس و نپتون، احتمال داده می‌شود که یخ اَبَریونی در تولید میدان‌های مغناطیسی غیر معمول آنها نقش داشته باشد.

از آنجا که شکل شش‌ضلعی ممکن است خواص الکتریکی و مکانیکی متفاوتی از شکل مکعبی داشته باشد، این کشف می‌تواند مدل‌سازی دانشمندان از درون این سیارات را تغییر دهد.

نویسندگان مطالعه می‌گویند: وجود این تغییر ساختاری در یخ داغ و چگال، می‌تواند پیامدهایی برای مدل‌های سیاره‌ای اورانوس و نپتون داشته باشد.

این کشف نشان می‌دهد که حتی ساده‌ترین مواد مانند یخ، در شرایط متفاوت می‌توانند رفتارهایی کاملاً غافلگیرکننده از خود نشان دهند.