มันมีทั้งของแข็งและของเหลวมันมีความหนาแน่น 60 เท่ากว่าน้ำแข็งน้ำธรรมดาและก่อตัวขึ้นที่อุณหภูมิเกือบจะร้อนเท่ากับพื้นผิวของดวงอาทิตย์
มันเป็นน้ำแข็ง superionic - และเป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์ได้ทำมันในห้องแล็บ
น้ำแข็งน้ำแรงดันสูงนี้มีความคิดมานานแล้วว่ามีอยู่ในการตกแต่งภายในของดาวยูเรนัสและเนปจูน แต่จนถึงตอนนี้การดำรงอยู่ของมันเป็นเพียงทฤษฎี
“ งานของเราแสดงหลักฐานการทดลองสำหรับน้ำแข็ง superionic และแสดงให้เห็นว่าการคาดการณ์เหล่านี้ไม่ได้เกิดจากสิ่งประดิษฐ์ในการจำลอง แต่จริง ๆ แล้วจับพฤติกรรมพิเศษของน้ำในเงื่อนไขเหล่านั้น” Marius Millot นักฟิสิกส์ของ Lawrence Livermore National Laboratory ในแคลิฟอร์เนียกล่าวในแถลงการณ์จากห้องปฏิบัติการ- มิลล็อตเป็นผู้นำของการศึกษาใหม่ที่อธิบายถึงงาน
นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์การมีอยู่ของเฟสน้ำแปลก ๆ ที่ทำให้สารทั้งของแข็งและของเหลวในเวลาเดียวกันเมื่อ 30 ปีที่แล้ว นอกจากนี้ยังมีวิธีที่หนาแน่นกว่าน้ำแข็งน้ำธรรมดาเพราะมันเกิดขึ้นภายใต้ความร้อนและความดันสูงเช่นที่พบในดาวเคราะห์ยักษ์ ในช่วง superionicไฮโดรเจนและออกซิเจนภายในโมเลกุลของน้ำมีพฤติกรรมที่แปลกประหลาด; ไอออนไฮโดรเจนเคลื่อนที่เหมือนของเหลวภายในตาข่ายคริสตัลที่เป็นของแข็งของออกซิเจน -ฟิสิกส์น้ำที่แปลกประหลาดอย่างน่าประหลาดใจ-
การทำให้น้ำแข็งมีความซับซ้อน ก่อนอื่นทีมบีบอัดน้ำลงในน้ำแข็งลูกบาศก์ลูกบาศก์อัลตร้าตงในรูปแบบคริสตัลที่แตกต่างจากที่คุณเห็นในก้อนน้ำแข็งธรรมดา ในการทำเช่นนั้นนักวิจัยใช้เซลล์เพชรทั่งเพื่อใช้ 360,000 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (2.5 gigapascals (GPA) ของความดัน; นั่นคือความดันบรรยากาศประมาณ 25,000 เท่าของโลก) ถัดไปนักวิจัยอุ่นและบีบอัดเซลล์ให้ดียิ่งขึ้นโดยใช้แรงกระแทกด้วยเลเซอร์ โครงสร้างน้ำแข็งคริสตัลแต่ละตัวได้รับคานเลเซอร์สูงถึงหกลำมากกว่า 100 เท่าซึ่งแรงดันสูง
“ เนื่องจากเราบีบอัดน้ำไว้ล่วงหน้าจึงมีความร้อนแรงน้อยกว่าถ้าเราน้ำของเหลวโดยรอบที่บีบอัดแรงกระแทก” มิลล็อตกล่าว วิธีการใหม่นี้ช่วยให้นักวิจัย "เข้าถึงสภาวะที่เย็นกว่ามากด้วยแรงดันสูงกว่าการศึกษาการบีบอัดช็อตครั้งก่อน"
เมื่อน้ำแข็ง superionic พร้อมแล้วทีมก็เคลื่อนไหวอย่างรวดเร็วเพื่อวิเคราะห์คุณสมบัติทางแสงและอุณหพลศาสตร์ พวกเขามีนาโนวินาทีเพียง 10 ถึง 20 เส้นเพื่อทำงานก่อนที่คลื่นความดันจะปล่อยการบีบอัดและน้ำก็ละลาย และผลลัพธ์ก็แปลกประหลาด พวกเขาพบว่าน้ำแข็งละลายที่ 8,540 องศาฟาเรนไฮต์ (4,725 องศาเซลเซียส) ที่ 29 ล้านปอนด์ต่อตารางนิ้ว (200 เกรดเฉลี่ย) ของความดัน ความดันนั้นประมาณ 2 ล้านเท่าของความดันบรรยากาศบนโลก
“ มันเป็น…ใจเหลือเชื่อที่น้ำแข็งน้ำแช่แข็งมีอยู่ที่หลายพันองศาในดาวเคราะห์เหล่านี้ แต่นั่นคือสิ่งที่การทดลองแสดง” เรย์มอนด์ Jeanloz ผู้เขียนร่วมของการศึกษาและนักฟิสิกส์ดาวเคราะห์ที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียเบิร์กลีย์กล่าวในแถลงการณ์เดียวกัน
การค้นพบใหม่สามารถให้การมองภายในการตกแต่งภายในของดาวเคราะห์เช่นดาวยูเรนัสและดาวเนปจูน นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์แนะนำอวัยวะภายในโลกเหล่านี้ประกอบด้วยน้ำมากถึง 65 เปอร์เซ็นต์โดยมวลรวมทั้งแอมโมเนียและมีเธน
งานก่อนหน้านี้แนะนำว่าดาวเคราะห์เหล่านี้จะมีการตกแต่งภายในที่ถ่ายทอดความร้อน "ของเหลว" แต่การเพิ่มน้ำแข็ง superionic เปลี่ยนภาพ การวิจัยใหม่แทนที่จะเสนอ "ชั้นที่ค่อนข้างบางของของเหลวและ 'เสื้อคลุม' ขนาดใหญ่ของน้ำแข็ง superionic" นักวิจัยกล่าวในแถลงการณ์
ภาพการตกแต่งภายในของดาวเคราะห์ขนาดเล็กขนาดเล็กนั้นจะยืนยันการจำลองคอมพิวเตอร์ที่ดำเนินการเมื่อสิบปีก่อนซึ่งพยายามอธิบายแปลก ๆสนามแม่เหล็กที่ดาวยูเรนัสและดาวเนปจูน สนามแม่เหล็กของดาวยูเรนัสเอียงไปจากแกนของดาวเคราะห์ 59 องศา เสาแม่เหล็กของเนปจูนมีความเอียงประมาณ 47 องศา นี่คือสุดขั้วเมื่อเทียบกับโลกซึ่งมีความเอียงเพียง 11 องศา สนามแม่เหล็กของพวกเขาอาจทำงานแตกต่างกัน; ตัวอย่างเช่น,สนามดาวยูเรนัสอาจเปิดและปิดเหมือนไฟแฟลช-
การศึกษารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับดาวเคราะห์เหล่านี้จะต้องรอจนกว่ายานอวกาศจะพร้อมใช้งาน โชคดี,นาซ่ากำลังเสนอยานอวกาศดาวยูเรนัสและ/หรือดาวเนปจูนนั่นจะซูมออกไปยังดาวเคราะห์เหล่านี้ในอีกไม่กี่ทศวรรษข้างหน้า ในขณะเดียวกันผู้ทดลองวางแผนที่จะผลักดันการบีบอัดของพวกเขาต่อไปเพื่อจำลองสภาพภายในดาวเคราะห์ยักษ์ใหญ่ที่มีขนาดใหญ่ขึ้นเช่นดาวพฤหัสบดีหรือดาวเสาร์
การศึกษาจากการวิจัยได้รับการตีพิมพ์ในเดือนกุมภาพันธ์ในวารสาร Nature Physics-
บทความต้นฉบับเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์สด
