El descubrimiento de una extraña forma de hielo que sólo se derrite a temperaturas muy altas

Suceden cosas extrañas dentro de los planetas, donde materiales familiares están sujetos a presiones y calor extremos.

Es probable que los átomos de hierro estén bailando dentro del núcleo interno sólido de la Tierra, y es probable que se esté formando hielo negro, pesado y caliente, que es a la vez sólido y líquido, dentro de los gigantes gaseosos ricos en agua Urano y Neptuno.

Hace cinco años, los científicos recrearon por primera vez en experimentos de laboratorio este extraño hielo, llamado hielo superiónico; Hace cuatro años confirmaron su existencia y estructura cristalina.

Luego, el año pasado, investigadores de varias universidades estadounidenses y del Laboratorio del Centro del Acelerador Lineal de Stanford en California (SLAC) descubrieron una nueva fase de hielo superionizado.

Su descubrimiento profundiza nuestra comprensión de por qué existen tales cosas en Urano y Neptuno. Campos magnéticos fuera del rango kilter Con múltiples electrodos.

Desde nuestro entorno terrestre, se le perdonaría pensar que el agua es una simple molécula en forma de codo que consta de un único átomo de oxígeno unido a dos átomos de hidrógeno que se ajustan a una posición fija cuando el agua se congela.

súper hielo Curiosamente diferente, pero puede estar entre Las formas más abundantes de agua en el universo, presumiblemente llenando no sólo el interior de Urano y Neptuno, sino también planetas exteriores similares.

Estos planetas tienen presiones extremas dos millones de veces la presión atmosférica de la Tierra, y sus interiores son tan calientes como la superficie del Sol, que es donde el agua se vuelve extraña.

En 2019, los científicos confirmaron lo que habían confirmado los físicos. Esperado en 1988: Una estructura en la que los átomos de oxígeno en el hielo superionizado quedan atrapados en una red cúbica sólida, mientras que los átomos de hidrógeno ionizados se liberan, fluyendo a través de esa red como los electrones a través de los metales.

Esto le da al hielo superiónico sus propiedades conductoras. Es también Aumenta su punto de fusión Para que el agua congelada permanezca sólida a altas temperaturas.

En este último estudio, la física Arianna Gleason de la Universidad de Stanford y sus colegas bombardearon finas franjas de agua, intercaladas entre dos capas de diamante, con láseres ridículamente potentes.

Las sucesivas ondas de choque elevaron la presión a 200 gigapascales (2 millones de atmósferas) y temperaturas de aproximadamente 5.000 K (8.500 grados Fahrenheit), más altas que las temperaturas de los experimentos de 2019, pero a presiones más bajas.

“Los recientes descubrimientos de exoplanetas similares a Neptuno, ricos en agua, requieren una comprensión más detallada del diagrama de fases del planeta. [water] «En las condiciones de presión y temperatura relevantes para el interior de sus planetas», dijeron Gleason y sus colegas. explicado en su artículoa partir de enero de 2022.

La difracción de rayos X reveló entonces la estructura cristalina densa y caliente del hielo, aunque las condiciones de presión y temperatura se mantuvieron sólo durante una fracción de segundo.

Los patrones de difracción resultantes confirmaron que los cristales de hielo eran en realidad una nueva fase diferente del hielo superionizado observado en 2019. El hielo superionizado recién descubierto, Ice Estructura cúbica centrada en el cuerpo. Y mayor conductividad en comparación con su predecesor de 2019, Ice XVIII.

La conductividad es importante aquí porque las partículas cargadas en movimiento generan campos magnéticos. Esta es la base Teoría del dinamoque describe cómo los fluidos conductores, como el manto terrestre o el interior de otro cuerpo celeste, dan lugar a campos magnéticos.

Si una mayor parte del interior de un gigante de hielo similar a Neptuno fuera absorbida por un sólido blando y menos por un líquido en rotación, sería Cambiar el tipo de campo magnético producido..

Si este planeta contiene dos capas superionizadas con diferente conductividad hacia su núcleo, como dijeron Gleason y sus colegas Sugerir Neptuno podría haberlo hecho, y entonces el campo magnético generado por la capa líquida exterior interactuaría con cada uno de ellos de manera diferente, haciendo las cosas aún más extrañas.

Gleason y colegas Concluimos La conductividad mejorada de una capa de hielo superionizado similar al Hielo XIX promovería la generación de campos magnéticos multipolares inestables como los emitidos por Urano y Neptuno.

De ser así, sería un resultado satisfactorio más de 30 años después de que la sonda espacial Voyager 2 de la NASA, lanzada en 1977, pasara cerca de la Tierra. Nuestro sistema solar tiene dos Gigantes de hielo Y medición ellos Campos magnéticos muy inusuales.

El estudio fue publicado en Informes científicos.