UNUTAR planeta se, gdje su tvari izložene ekstremnim tlakovima i toplini, zbivaju čudne stvari. U Zemljinoj čvrstoj unutarnjoj jezgri "plešu" atomi željeza, a unutar plinovitih divova bogatih vodom, Urana i Neptuna, vjerojatno se formira vrući, crni, teški led, koji je u isto vrijeme i čvrst i tekuć.

Znanstvenici su prije pet godina prvi put u laboratorijskim uvjetima rekreirali ovaj egzotični led (superionski led), a prije četiri godine potvrdili su njegovo postojanje i kristalnu strukturu. Zatim su prošle godine stručnjaci u SAD-u otkrili novu fazu superionskog leda. Njihovo otkriće je pomoglo pri razumijevanju neobičnih magnetskih polja s više polova na Uranu i Neptunu. 

Voda nije uvijek samo - voda 

Mnogi smatraju da je voda samo jednostavna molekula sastavljena od jednog atoma kisika i dva atoma vodika koji dolaze u fiksirani položaj prilikom smrzavanja. Mada je superionski led značajno drugačiji od klasičnog, ipak bi mogao biti jedan od najzastupljenijih oblika vode u svemiru, piše Science Alert.

Naime, znanstvenici pretpostavljaju da on ispunjava ne samo unutrašnjost Urana, Neptuna već i drugih sličnih egzoplaneta. Na ovim planetima je tlak 2 milijuna puta veći od onog u Zemljinoj atmosferi, a unutrašnjost je vruća poput površine Sunca – odnosno stvaraju se uvjeti gdje voda postaje čudna.

Znanstvenici su 2019. potvrdili ono što su fizičari predvidjeli još 1988.: strukturu u kojoj su atomi kisika u superionskom ledu zaključani u čvrstu kubičnu rešetku, dok ionizirani atomi vodika teku kroz tu rešetku poput elektrona kroz metale. 

Zbog toga je superionski led tako vodljiv, a njegova točka taljenja toliko visoka da voda ostaje u čvrstom stanju i na ekstremno visokim temperaturama. Fizičarka Arianna Gleason sa Sveučilišta Stanford i njeni kolege su u najnovijem istraživanju bombardirali tanke komadiće vode, stisnute između dva dijamantna sloja, snažnim laserima. 

Uzastopni udarni valovi podigli su tlak na 200 GPa i temperature na oko 4700 stupnjeva Celzijusa; što je više od temperatura postignutih tijekom eksperimenata 2019., ali s nižim tlakom. Difrakcija rendgenskih zraka pokazala je vruću, gustu kristalnu strukturu leda, unatoč tome što su se uvjeti tlaka i temperature održali samo djelić sekunde.

Nova faza superionskog leda

Rezultirajući difrakcijski obrasci potvrdili su da su ovi kristali leda zapravo nova faza koja se razlikuje od superionskog leda promatranog 2019. Novootkriveni superionski led (Led XIX) ima kubičnu strukturu i povećanu vodljivost u usporedbi s onim iz 2019. (Led XVIII). 

U ovome eksperimentu je vodljivost od velike važnosti jer magnetska polja stvaraju pokretne nabijene čestice. To je osnova teorije dinama koja opisuje kako uzburkane vodljive tekućine, poput Zemljinog plašta, stvaraju magnetska polja. 

Ako na području prema jezgri planet ima dva superionska sloja različite vodljivosti, kao što Gleason i kolege sugeriraju da je slučaj kod Neptuna, tada bi magnetsko polje koje stvara vanjski tekući sloj drugačije reagiralo sa svakim od ta dva sloja. 

Gleason i kolege zaključuju da bi poboljšana vodljivost sloja superionskog leda sličnog ledu XIX pospješila stvaranje nestabilnih, multipolarnih magnetskih polja poput onih na Uranu i Neptunu. 

Istraživanje naziva Dynamic compression of water to conditions in ice giant interiors objavljeno je u časopisu Scientific Reports.