Cum îți place gheața? Rece și înghețată ar putea fi răspunsul tău obișnuit.
Dar oamenii de știință pot enumera nu mai puțin de 18 tipuri diferite de gheață, fiecare clasificat ca o arhitectură, bazată pe aranjamentul specific al moleculelor de apă. Astfel, gheața pe care o folosim pentru a ne răci băuturile este desemnată fie Gheață Ih, fie Gheață Ic.
După aceea, arhitecturile – numite Gheață II până la Gheață XVII – devin din ce în ce mai ciudate, majoritatea fiind create în laboratoare prin aplicarea diferitelor presiuni și temperaturi.
Dar acum, există o nouă gheață în zonă. Cel puțin, o gheață nou cunoscută nouă – chiar dacă poate fi foarte veche și foarte comună.
Cercetătorii de la Laboratorul Național Lawrence Livermore din California au pulverizat o singură picătură de apă cu un laser pentru a o „îngheța rapid” într-o stare superionică.
Descoperirile lor, publicate luna aceasta în revista Nature, confirmă existența Gheții XVIII, sau, mai descriptiv, a gheții superionice.
Această gheață nu este ca celelalte
Ok, deci nu este de fapt prea mult de văzut aici – deoarece gheața superionică este foarte neagră și foarte, foarte fierbinte. În scurta sa existență, această gheață a produs temperaturi între 1.650 și 2.760 de grade Celsius, ceea ce reprezintă aproximativ jumătate din temperatura suprafeței Soarelui. Dar la nivel molecular, este izbitor de diferită de celelalte forme.
Gheața XVIII nu are configurația obișnuită de un atom de oxigen cuplat cu doi atomi de hidrogen. De fapt, moleculele sale de apă sunt în esență sparte, permițându-i să existe ca un material semi-solid, semi-lichid.
„Am vrut să determinăm structura atomică a apei superionice”, a menționat Federica Coppari, co-autor principal al lucrării, în comunicat. „Dar având în vedere condițiile extreme la care se preconizează că este stabilă această stare evazivă a materiei, comprimarea apei la astfel de presiuni și temperaturi și realizarea simultană de instantanee ale structurii atomice a fost o sarcină extrem de dificilă, care a necesitat un design experimental inovator.”
Pentru experimentele lor, desfășurate la Laboratorul pentru Energetică Laser din New York, oamenii de știință au bombardat o picătură de apă cu fascicule laser din ce în ce mai intense. Undele de șoc rezultate au comprimat apa la o presiune cuprinsă între 1 și 4 milioane de ori presiunea atmosferică a Pământului. Apa a atins, de asemenea, temperaturi cuprinse între 1.649 și 2.760 de grade Celsius.
Așa cum era de așteptat în aceste condiții extreme, picătura de apă și-a dat duhul – și a devenit cristalul bizar, supra-încălzit, care avea să fie numit Gheață XVIII.
Gheață, gheață… poate? Chestia este că gheața superionică poate fi atât de ciudată, încât oamenii de știință nici măcar nu sunt siguri că este apă.
„Este cu adevărat o nouă stare a materiei, ceea ce este destul de spectaculos”, declară pentru Wired fizicianul Livia Bove.
De fapt, videoclipul de mai jos, creat tot de Millot, Coppari, Kowaluk de la LLNL, este o simulare computerizată a noii faze de gheață superionică a apei, ilustrând mișcarea aleatorie, asemănătoare unui lichid, a ionilor de hidrogen (gri, cu câțiva evidențiați în roșu) într-o rețea cubică de ioni de oxigen (albaștri). Ceea ce vedeți este, în esență, apă care se comportă simultan ca un solid și ca un lichid.
De ce contează gheața superionică
Existența gheții superionice a fost teoretizată de mult timp, dar până când a fost creată recent într-un laborator, nimeni nu a văzut-o de fapt. Dar nici asta s-ar putea să nu fie tehnic adevărat. S-ar putea să o fi privit de secole – sub forma planetelor Uranus și Neptun.
Acei giganți de gheață ai sistemului nostru solar știu una-alta despre presiunea și temperatura extremă. Apa pe care o conțin poate suferi un proces similar de spargere a moleculelor. De fapt, oamenii de știință sugerează că interioarele planetelor ar putea fi pline de gheață superionică.
Oamenii de știință s-au întrebat mult timp ce se află sub învelișurile gazoase care înconjoară Neptun și Uranus. Puțini și-au imaginat un nucleu solid.
Dacă acești titani se mândresc cu nuclee superionice, nu numai că ar reprezenta mult mai multă apă în sistemul nostru solar decât ne-am imaginat vreodată, dar ne-ar stârni și pofta de a privi mai atent alte exoplanete înghețate.
„Obișnuiam să glumesc mereu spunând că nu există nicio șansă ca interioarele planetelor Uranus și Neptun să fie solide”, declară pentru Wired fizicianul Sabine Stanley de la Universitatea Johns Hopkins. „Dar acum se pare că ar putea fi de fapt.”
