Shkencëtarët zbulojnë akull superionik të zi dhe të çuditshëm brenda planetëve të tjerë

Duke përdorur burimin e avancuar të fotonit, shkencëtarët kanë rikrijuar strukturën e akullit të formuar në qendër të planetëve si Neptuni dhe Urani .

Të gjithë e dinë për akullin, lëngun dhe avullin – por, në varësi të kushteve, uji mund të formojë më shumë se një duzinë strukturash të ndryshme. Shkencëtarët tani kanë shtuar një fazë të re në listë: akullin superionik.

Ky lloj akulli formohet në temperatura dhe presione jashtëzakonisht të larta, të tilla si ato thellë brenda planetëve si Neptuni dhe Urani. Më parë, akulli superionik ishte parë vetëm në një çast të shkurtër pasi shkencëtarët dërguan një valë trónditëse përmes një pikë uji, por në një studim të ri të botuar në Nature Physics, shkencëtarët gjetën një mënyrë për të krijuar, mbajtur dhe ekzaminuar në mënyrë të besueshme akullin.
“Ishte një surprizë – të gjithë menduan se kjo fazë nuk do të shfaqej derisa të jeni në presione shumë më të larta se ku e gjejmë për herë të parë,” tha bashkëautori i studimit Vitali Prakapenka, një profesor i kërkimit në Universitetin e Çikagos dhe shkencëtar i beamline në Photon Advanced. Burimi (APS), një objekt përdoruesi i Zyrës së Shkencës të Departamentit të Energjisë të SHBA (DOE) në Laboratorin Kombëtar Argonne të DOE. “Por ne ishim në gjendje të hartonim me shumë saktësi vetitë e këtij akulli të ri, i cili përbën një fazë të re të materies, falë disa mjeteve të fuqishme.”

Edhe pse njerëzit kanë parë në kohë në fillimin e universit – dhe deri te grimcat më të vogla që përbëjnë të gjithë materien – ne ende nuk e kuptojmë saktësisht se çfarë fshihet thellë brenda Tokës, e lëre më brenda planetëve vëllezër në diellin tonë. Shkencëtarët kanë gërmuar vetëm rreth shtatë milje e gjysmë nën sipërfaqen e Tokës përpara se pajisjet të fillonin të shkriheshin për shkak të nxehtësisë dhe presionit ekstrem. Në këto kushte, shkëmbi sillet më shumë si plastika, dhe strukturat madje edhe të molekulave bazë si uji fillojnë të zhvendosen.
Meqenëse nuk mund t’i arrijmë këto vende fizikisht, shkencëtarët duhet t’i drejtohen laboratorit për të rikrijuar kushtet e nxehtësisë dhe presionit ekstrem.

Prakapenka dhe kolegët e tij përdorin APS, një përshpejtues masiv që i çon elektronet në shpejtësi jashtëzakonisht të larta afër shpejtësisë së dritës për të gjeneruar rreze të shkëlqyera X. Ata shtrydhin mostrat e tyre midis dy pjesëve të diamantit – substanca më e vështirë në Tokë – për të simuluar presionet intensive, dhe më pas qèllojnë lazer nëpër diamante për të ngrohur kampionin. Së fundi, ata dërgojnë një rreze X përmes kampionit dhe bashkojnë rregullimin e atomeve brenda bazuar në mënyrën se si rrezet X shpërndahen nga kampioni.

Kur ata kryen eksperimentet për herë të parë, Prakapenka pa lexime të strukturës që ishin shumë më ndryshe nga sa priste. Ai mendoi se diçka kishte shkuar keq dhe kishte pasur një reaksion kimik të padëshiruar, i cili shpesh ndodh me ujin në eksperimente të tilla. “Por kur e fika lazerin dhe mostra u kthye në temperaturën e dhomës, akulli u kthye në gjendjen e tij origjinale,” tha ai. “Kjo do të thotë se ishte një ndryshim i kthyeshëm, strukturor, jo një reaksion kimik.”

Duke parë strukturën e akullit, ekipi kuptoi se kishte një fazë të re në duart e tij. Ata ishin në gjendje të hartonin saktësisht strukturën dhe vetitë e tij.

“Imagjinoni një kub, një grilë me atome oksigjeni në qoshet e lidhura me hidrogjen,” tha Prakapenka. “Kur shndërrohet në këtë fazë të re superionike, rrjeta zgjerohet, duke lejuar që atomet e hidrogjenit të migrojnë përreth, ndërsa atomet e oksigjenit mbeten të qëndrueshme në pozicionet e tyre. Është disi si një rrjetë e ngurtë oksigjeni e ulur në një oqean me atome hidrogjeni lundrues.”

Kjo ka pasoja për mënyrën se si sillet akulli: Bëhet më pak i dendur, por dukshëm më i errët, sepse ndërvepron ndryshe me dritën. Por gama e plotë e vetive kimike dhe fizike të akullit superionik ende nuk është eksploruar. “Është një gjendje e re e materies, kështu që në thelb vepron si një material i ri dhe mund të jetë ndryshe nga ajo që menduam,” tha Prakapenka.

Gjetjet ishin gjithashtu një surprizë, sepse ndërsa shkencëtarët teorikë e kishin parashikuar këtë fazë, shumica e modeleve mendonin se ajo nuk do të shfaqej derisa uji të kompresohej në më shumë se 50 gigapascal presion (rreth të njëjtë me kushtet brenda karburantit të raketës kur shpërthen për t’u ngritur. ). Por këto eksperimente ishin vetëm në 20 gigapascal. “Ndonjëherë ju bëhen surpriza të tilla,” tha Prakapenka.

Por hartimi i kushteve të sakta ku ndodhin faza të ndryshme të akullit është i rëndësishëm, ndër të tjera, për të kuptuar formimin e planetit dhe madje edhe ku të kërkohet jetë në planetë të tjerë. Shkencëtarët mendojnë se kushte të ngjashme ekzistojnë në brendësi të Neptunit dhe Uranit, dhe planetëve të tjerë të ftohtë, shkëmborë si ata gjetkë në univers.

Vetitë e këtyre akujve luajnë një rol në fushat magnetike të një planeti, të cilat kanë një ndikim të madh në aftësinë e tij për të pritur jetën: fushat e fuqishme magnetike të Tokës na mbrojnë nga rrezatimi i dëmshëm hyrës dhe rrezet kozmike , ndërsa sipërfaqet e planetëve shterpë Marsi dhe Mërkuri janë ekspozuar. Njohja e kushteve që ndikojnë në formimin e fushës magnetike mund t’i udhëzojë shkencëtarët teksa kërkojnë yje dhe planetë në sisteme të tjera diellore që mund të kenë jetë.

Prakapenka tha se ka shumë kënde të tjera për të eksploruar, të tilla si përçueshmëria dhe viskoziteti, qëndrueshmëria kimike, çfarë ndryshon kur uji përzihet me kripëra ose minerale të tjera, mënyra se si shpesh bën thellë nën sipërfaqen e Tokës. “Kjo duhet të stimulojë shumë më tepër studime,” tha ai.

Referenca: “Struktura dhe vetitë e dy fazave superionike të akullit” nga Vitali B. Prakapenka, Nicholas Holtgrewe, Sergey S. Lobanov dhe Alexander F. Goncharov, 14 tetor 2021, Nature Physics.

Difraksioni i rrezeve X sinkrotron u krye në GeoSoilEnviroCARS, një linjë rrezeje në Burimin e Avancuar të Fotonit në Laboratorin Kombëtar Argonne dhe spektroskopia optike u krye në Institutin Carnegie për Shkencën. Autorë të tjerë në punim ishin Nicholas Holtgrewe nga CARS dhe Instituti Carnegie i Uashingtonit, Sergey Lobanov i Institutit Carnegie dhe Qendra Kërkimore Gjermane GFZ për Gjeoshkencat dhe Alexander Goncharov nga Instituti Carnegie./ Burimi: SkiDailyTech | Përktheu: GOTA NEWS ALBANIA