Φυσικοί ανακάλυψαν μια νέα μορφή νερού

Μετά από πολλά χρόνια πειραμάτων, φυσικοί αναφέρουν σε μια νέα μελέτη η οποία δημοσιεύθηκε στην επιστημονική επιθεώρηση Nature Physics, ότι έχουν παρατηρήσει ότι κάτω από ακραίες θερμοκρασίες και πιέσεις, το νερό παίρνει μια νέα μορφή που ονομάζεται υπερεονικός πάγος (superionic ice).

Μια από τις πιο ενδιαφέρουσες ιδιότητες του νερού είναι ότι μπορεί να γίνει υπεριονικό όταν θερμανθεί σε αρκετές χιλιάδες βαθμούς σε υψηλή πίεση, παρόμοια με τις συνθήκες μέσα σε παγωμένους γιγάντιους πλανήτες όπως ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας.

Αυτή η εξωτική κατάσταση του νερού χαρακτηρίζεται από ιόντα υδρογόνου που μοιάζουν με υγρά και κινούνται μέσα σε ένα συμπαγές πλέγμα οξυγόνου.

Από τότε που προβλέφθηκε για πρώτη φορά το 1988, πολλοί φυσικοί επιβεβαίωσαν και επεξεργάστηκαν αριθμητικές προσομοιώσεις, ενώ άλλοι χρησιμοποίησαν τεχνικές στατικής συμπίεσης για να διερευνήσουν το διάγραμμα φάσεων του νερού υπό υψηλή πίεση.

Ενώ παρατηρήθηκαν έμμεσες ενδείξεις, εντούτοις καμία ερευνητική ομάδα δεν μπόρεσε να εντοπίσει πειραματικά στοιχεία για υπεριονικό πάγο – μέχρι τώρα.

Χρησιμοποιώντας συμπίεση μέσω κραδασμών, οι ερευνητές, προσδιόρισαν τις θερμοδυναμικές ενδείξεις που δείχνουν ότι ο πάγος λιώνει κοντά στους 5.000 βαθμούς Kelvin στα 190 GPa (gigapascals), 4.000 βαθμούς Kelvin υψηλότερα από το σημείο τήξης στα 0.5 megabar (Mbar) και σχεδόν στην θερμοκρασία στην επιφάνεια του Ήλιου.

“Τα πειράματά μας επιβεβαίωσαν τις δύο κύριες προβλέψεις για τον υπεριονικό πάγο: πολύ υψηλή πρωτονιακή / ιοντική αγωγιμότητα μέσα στο στερεό και υψηλό σημείο τήξης”, αναφέρουν οι ερευνητές στη μελέτη τους.

“Η μελέτη μας παρέχει πειραματικές ενδείξεις για τον υπεριονικό πάγο και δείχνει ότι αυτές οι προβλέψεις δεν οφείλονταν σε ιδιορρυθμίες στις προσομοιώσεις, αλλά στην πραγματικότητα συνέλαβαν την εξαιρετική συμπεριφορά του νερού υπό αυτές τις συνθήκες”.

“Αυτό παρέχει μια σημαντική επικύρωση των υπερσύγχρονων κβαντικών προσομοιώσεων χρησιμοποιώντας τη μοριακή δυναμική που βασίζεται στην πυκνότητα-λειτουργική θεωρία”.

Παραπομπές

Marius Millot et al. Experimental evidence for superionic water ice using shock compression. Nature Physics (2018). DOI: 10.1038/s41567-017-0017-4

ΑΝΔΡΕΑΣ ΓΡΗΓΟΡΙΟΥ

Παιδί της επιστήμης και της τεχνολογίας, παρέα με ένα γάτο κοιτάζει το σύμπαν και θέτει ερωτήσεις

You may also like...

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *