Yabancı Gezegenlerde Oluşabilecek Tuhaf Buz İlk Kez Gözlemlendi

Kulağa düşük bütçeli bir franchise filmi gibi gelebilir ama aslında bilim insanlarının yabancı gezegenlerdeki okyanuslarda oluşabileceğini düşündükleri egzotik bir su evresi.

Ne kadar egzotikten bahsediyoruz? Plastik Buz VII'nin oluşması için inanılmaz yüksek sıcaklıklara ve basınçlara ihtiyaç vardır. Sıcaklıklar ve basınçlar arttıkça, su molekülleri çeşitli konfigürasyonlara ve dinamiklere zorlanır.

Uluslararası bir araştırma ekibi, suyu 6 gigapaskal basınca kadar sıkıştırarak ve 327 °C (620 °F) gibi yüksek sıcaklıklara kadar ısıtarak, faz değiştirmesini yakından izlemek için Fransa'daki Institut Laue-Langevin'deki (ILL) yüksek kalibreli cihazları kullanarak Ice VII'yi yarattı.

Buz VII, hidrojenlerin biraz dağınık olduğu, belirgin bir şekilde iç içe geçmiş kübik bir yapıya sahiptir. Bununla birlikte, 'erimesine' izin verildiğinde bu yapıya ne olduğu hiçbir zaman netlik kazanmadı; bazıları hidrojenleri etrafta dolaşırken moleküllerin yerinde kaldığını öne sürüyor.

Suyun varsayılan fazının ince doğası, şeklinin anlık görüntüsünden ziyade hidrojen hareketlerinin dikkatli ölçümlerini gerektirir, bu nedenle bilim insanlarının varlığını kanıtlayamamış olması şaşırtıcı değildir. Ta ki şimdiye kadar.

Buz VII'yi tanımlamak için kullanılan tekniklerden biri, maddelerin içindeki küçük parçacık hareketlerinin nötronlar tarafından izlenebildiği yarı elastik nötron saçılmasıydı (QENS).

İtalya'daki Roma Sapienza Üniversitesi'nden fizikçi Maria Rescigno, "QENS'in hem öteleme hem de dönme dinamiklerini inceleme yeteneği, diğer spektroskopik tekniklere kıyasla bu tür egzotik faz geçişlerinin araştırılması için benzersiz bir avantajdır" diyor.

Yaklaşık 17 yıl önce tahmin edildiği gibi, araştırma ekibi, bildiğimiz düzinelerce buz fazından biri olan Buz VII ısıtıldığında ve daha fazla basınç altına sokulduğunda, hidrojenlerin mikroskobik düzeyde

döndüğünü görebildi Ancak bir sürpriz vardı: plastik Buz VII içindeki moleküller serbestçe dönmüyor, kademeli adımlarla dönüyordu. Araştırmacılar, bunun büyük olasılıkla moleküller arasındaki hidrojen bağlarının kırılma ve onarılma şeklinden kaynaklandığını söylüyor.

Rescigno, "QENS ölçümleri, plastik buz VII için başlangıçta beklenen serbest rotor davranışından farklı bir moleküler rotasyon mekanizması önerdi" diye açıklıyor.

Uzmanlar, Neptün veya Jüpiter'in uydusu Europa gibi Evren'in çok uzağındaki buzlu dünyaların geçmişte plastik Buz VII'yi barındırmış olabileceğini düşünüyor. Buzun laboratuvarda nasıl davrandığını gözlemleyebilmek, geçmişte bu gezegenlere ve uydularına neler olduğunu daha iyi anlamamızı da sağlıyor.

Bu, gelecekteki araştırmalar için potansiyel bir alan. Bir diğeri ise modellemeye dayalı olarak sürekli ve kademeli ya da daha ani olabilen plastik Buz VII'ye geçişin nasıl gerçekleştiğine daha yakından bakmaktır.

Roma Sapienza Üniversitesi'nden fizikçi Livia Bove, "Sürekli geçiş senaryosu çok ilgi çekici" diyor.

"Plastik fazın, hidrojenin oksijen kristal yapısı boyunca serbestçe yayılabildiği, daha yüksek sıcaklık ve basınçlarda tahmin edilen suyun bir başka hibrit egzotik fazı olan zor süperiyonik fazın öncüsü olabileceğine işaret ediyor."

Bu yazı SCIENCEALERT’ de yayınlanmıştır.