Süperiyonik Buz, Güneşin Yüzeyinden Daha Sıcak

Çok düşük sıcaklıkları düşünüyorsanız, buzun hayalini kurma ihtimaliniz yüksek. Buz bizim için "soğuk" bir şeydir. Ancak büyük gezegenlerin çekirdeğindeki gibi aşırı basınçlarda tuhaf bir şey olabilir. Buz erimez, katı kalabilir, ancak Güneş'in yüzeyinden bile daha sıcak olabilir.

Bu tür su buzu "süperiyonik buz" olarak adlandırılır ve bu buz, sıvı ve buhar dahil olmak üzere suyun yapısal olarak oluşturabileceği yaklaşık 20 faz listesine eklenmiştir. Şimdi, Nature Physics'ten araştırmacılar süperiyonik buz fazının keşfini ve karakterizasyonunu incelmeye devam ediyor. Daha öncesinde üzerinde çalışabilmek için elde edilenden buzu, daha güvenilir ve istikrarlı bir şekilde yeniden yaratmanın bir yolu bulundu.

Bir süperiyonik faz, deniz seviyesindeki atmosferik basıncın 200.000 ila 600.000 katı arasında ve 1.000°C'nin üzerinde bir sıcaklıkta ortaya çıkar. Bu değerler aslında Dünya’nın merkezine yaklaştığımızda karşılaşabileceğimiz aralıkta.

Chicago Üniversitesi'nde araştırma profesörü ve Advanced Photon Source'ta ışın hattı bilimcisi olan, aynı zamanda araştırmanın ortak yazarı Vitali Prakapenka, "Bu fazla karşılaşmamız bir sürprizdi, herkes bu aşamanın çok daha yüksek basınç seviyelerine kadar ortaya çıkmayacağını düşündü" dedi. Argonne Ulusal Laboratuvarı ise, yaptığı açıklamada. "Birkaç güçlü araç sayesinde, maddenin yeni bir evresini oluşturan bu yeni buzun özelliklerini çok doğru bir şekilde haritalayabildik" dedi.

Daha yüksek sıcaklıklarda ve inanılmaz basınçlarda buz katı kalır, ancak atomik yapı önemli ölçüde değişir. Basınç ve sıcaklık kaldırıldığında, buz normal durumuna geri döner.

Prakapenka, "Küp şeklinde, köşelerinde oksijen atomları bulunan bir kafes hayal edin. Madde süper iyonik faza dönüştüğünde, kafes genişler ve oksijen atomları konumlarında sabit kalırken hidrojen atomlarının hareket etmesine izin verir. Tıpkı yüzen hidrojen atomlarından oluşan bir okyanusta duran katı bir oksijen kafesi gibi" şeklinde konuyu özetliyor.

Süper iyonik buz, sıvı sudan daha az yoğun olduğu gibi aynı zamanda normal buzdan da daha az yoğundur. Ayrıca renk değiştirir. Su buzu, nasıl donduğuna bağlı olarak şeffaf ila bulutlu beyaz olabilirken, süper iyonik buz ışıkla farklı şekilde etkileşime girdiğinden daha koyudur.

Prakapenka, "Bu buz maddenin yeni bir hali, yani temelde yeni bir madde gibi davranıyor. Süperiyonik buzla ilgili birçok şey hala düşündüğümüzden farklı olabilir" dedi.

Gezegen bilimciler, Neptün ve Uranüs'ün yanı sıra Güneş Sistemi'nin ötesindeki diğer buz devi gezegenlerde de benzer aşırı basınç ve sıcaklık koşulların var olabileceğine inanıyorlar. Süper iyonik buzun özelliklerini anlamak, bu gezegenlerin özelliklerini anlamamıza yardımcı olabilir.