دانشمندان فاز جدیدی از آب – علاوه بر فازهای مایع، جامد و گاز – را تحت عنوان «یخ فوق یونی» کشف کردند. این ماده که دانشمندان آن را یخ «سیاه عجیب» می‌نامند معمولاً در هسته‌ی سیاراتی مثل نپتون و اورانوس ساخته می‌شود.
به گزارش بیگ بنگ، در یک مطالعه جدید، گروهی از دانشمندان به سرپرستی “ویتالی پراکاپنکا”، استاد پژوهشی دانشگاه شیکاگو، شرایط لازم برای تولید این نوع یخ را با جزئیات توضیح دادند. پیش از این چنین ماده‌ای تنها یک بار مشاهده شده بود، زمانی که دانشمندان یک موج شوک عظیم را از طریق یک قطره آب ارسال کردند و “یخ فوق یونی” را ایجاد کردند که فقط برای یک لحظه باقی ماند.
در این آزمایش، تیم تحقیقاتی رویکرد متفاوتی اتخاذ کرد. آنها آب را بین دو الماس که سخت‌تر ماده بر روی کره زمین است فشرده کردند تا فشار شدیدی که در هسته‌ی سیارات وجود دارد را بازتولید کنند. سپس آنها از منبع فوتون پیشرفته یا پرتوهای ایکس با درخشندگی بالا استفاده کردند تا یک لیزر را از میان الماس‌ها شلیک کرده و آب را گرم کنند.
“پراکاپنکا” در یک بیانیه مطبوعاتی گفت: «یک مکعب را تصور کنید، یعنی شبکه‌ای که اتم‌های اکسیژن در گوشه‌های آن توسط هیدروژن به هم متصل شده‌اند. هنگامی که شبکه به فاز فوق یونی جدید تبدیل می‌شود، منبسط می‌گردد و به اتم‌های هیدروژن اجازه می‌دهد به اطراف مهاجرت کنند، در حالی که اتم‌های اکسیژن در موقعیت‌های خود ثابت می‌مانند. این تا حدی شبیه یک شبکه‌ی اکسیژن جامد در اقیانوسی از اتم‌های هیدروژن شناور است.»
این تیم با استفاده از پرتو ایکس به نتایج نگاه کرد و دریافت که یخ کمتر متراکم شده و رنگ آن سیاره است، زیرا تعامل متفاوتی با نور دارد. “پراکاپنکا” گفت: «این حالت جدیدی از ماده است، بنابراین اساساً به صورت مادۀ جدیدی عمل می‌کند و ممکن است با چیزی که تصور می‌کنیم فرق داشته باشد.
چیزی که بیش از همه دانشمندان را شگفت‌زده کرد این بود که “یخ فوق یونی” تحت فشار بسیار کمتری نسبت به آنچه تصور می‌شد ساخته شد. آنها تصور می‌کردند تا زمانی که آب به فشار بیش از ۵۰ گیگا پاسکال فشرده نشود، این یخ ایجاد نخواهد شد – یعنی همان مقدار فشار درون سوخت موشک که برای بلند شدن لازم است – اما فقط ۲۰ گیگاپاسکال فشار لازم بود.
“پراکاپنکا” افزود: «گاهی اوقات چنین شگفتی‌هایی برایتان رخ می‌دهد.» یخ فوق یونی فقط در سیارات دور وجود ندارد، بلکه در داخل زمین نیز یافت می‌شود و در حفظ میدان‌های مغناطیسی سیاره ما نقش دارد. مغناطیس شدید زمین از سطح سیاره در برابر تشعشعات خطرناک و پرتوهای کیهانی که از فضا می‌آیند محافظت می‌کند.
سیاراتی مثل مریخ و عطارد فاقد میدان مغناطیسی هستند و در معرض هوای خشن فضا قرار دارند. به همین دلیل است که این تیم فکر می‌کند کسب اطلاعات در مورد “یخ فوق یونی” می‌تواند نقش مهمی در جستجوی سیارات دیگری که می‌توانند میزبان حیات باشند داشته باشد. “پراکاپنکا” امیدوار است که مطالعات بیشتری در این زمینه انجام شود. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Nature Physics منتشر شده است.
منبع: سایت علمی بیگ بنگ