Laut Wissenschaftlern kann superionisches Eis im Darm von Uranus und Neptun enthalten sein.
Amerikanische Physiker vom Livermore National Laboratory haben eine neue Form von Materie erhalten, die als superionisches Eis bezeichnet wird. Es kann auf eisigen Riesenplaneten wie Uranus oder Neptun gefunden werden. Dies wird in einem Artikel berichtet, der in der Zeitschrift Nature Physics veröffentlicht wurde.
Wie Sie wissen, ist Wasser ein einfaches Molekül, das nur aus drei Atomen besteht: zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom, die in V-Form miteinander verbunden sind. Wenn mehrere Wassermoleküle zusammenkommen, kann sich ihre kollektive Struktur je nach Zustand ändern. Während des Gefrierens verbinden sie sich beispielsweise zu einem starren Kristallgitter, das geräumiger ist und in dem sich Wasserstoffionen frei bewegen können.
Das sogenannte superionische Eis wurde erstmals vor 30 Jahren vorhergesagt und existiert vermutlich auf eisbedeckten Planeten. Forscher, die die strukturellen Eigenschaften von Wasser untersuchen, haben fast 20 verschiedene Formen von Eiskristallgittern gefunden, wobei Wassermoleküle in Konfigurationen von ungeordnet bis hexagonal und kubisch reichen.
Superionische Eismoleküle sind so dicht angeordnet, dass ihre Sauerstoffatome ein starres Gitter bilden. Danach fließen Wasserstoffatome, die eine positive Ladung tragen, wie eine Flüssigkeit frei durch sie. Und die absteigenden Wasserstoffionen können auch elektrischen Strom führen.
Um superionisches Eis zu erzeugen, haben die Forscher laut einer Pressemitteilung aus dem Labor eine kubische Modifikation namens Eis VII zwischen zwei Diamantambosse mit 2,5 Gigapascal bei Raumtemperatur gelegt. Das unter Druck stehende Eis machte dann eine Reise mit Handgepäck über Land, um das Laserenergielabor der Universität von Rochester in New York zu erreichen. Dort wurde die Probe kurz sechs ultravioletten Strahlen ausgesetzt, um eine Stoßwelle zu erzeugen. Als sich die Wellenfront in einem kleinen Eisbereich ausbreitete, traten extreme physikalische Bedingungen auf, die für einen Phasenübergang in einen superionischen Zustand geeignet waren. Der Druck in ihnen erreichte 100-300 Gigapascal. Das Experiment wurde schließlich als Erfolg anerkannt.
Die Eigenschaften der offenen Form des Eises erklären einige der Phänomene auf einigen Planeten im Sonnensystem wie Uranus und Neptun. Es wird angenommen, dass diese beiden Planeten als Eisriesen große Mengen superionischen Eises in ihren Mänteln tragen. Dies wird wahrscheinlich in Zukunft erklären, warum sie so ungewöhnliche Magnetfelder haben.
"Wenn jemand anfängt, solche Vorhersagen zu testen, gibt es Hoffnung, dass die Ergebnisse der Studie Wissenschaftler zum Nachdenken über die Entwicklung neuer Materialien anregen", schlussfolgerten die Forscher.
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