Lucruri ciudate se întâmplă în interiorul planetelor. Acolo, diversele materiale sunt supuse unei călduri extreme. Atomii de fier probabil dansează în nucleul interior solid al Pământului. De asemenea, gheața fierbinte, neagră și grea – care este atât solidă, cât și lichidă – se formează probabil în interiorul giganților gazoși bogati în apă, Uranus și Neptun, potrivit Science Alert.

Acum cinci ani, cercetătorii au recreat în laborator această gheață exotică, numită gheață superionică. După numai un an, oamenii de științi i-au confirmat existența și structura cristalină.

Apoi, chiar anul trecut, cercetătorii de la mai multe universități din SUA și laboratorul Stanford Linear Accelerator Center din California (SLAC) au descoperit o nouă fază de gheață superionică.

Descoperirea lărgește orizontul cu privire la câmpurile magnetice neregulate ale planetelor Uranus și Neptun. De remarcat că cele două corpuri cerești au poli multipli.

Gheața superionică poate fi printre cele mai abundente forme de apă din Univers. Se presupune că umple nu numai interiorul planetelor Uranus, Neptun, ci și a altor exoplanete similare.

Aceste planete au presiuni extreme de 2 milioane de ori mai mari decât atmosfera Pământului. De asemenea, structurile interne sunt la fel de fierbinți ca suprafața Soarelui.

Cum se formează gheața superionică

Oamenii de știință au confirmat în 2019 ceea ce fizicienii au prezis încă din 1988. E vorba structură în care atomii de oxigen din gheața superionică sunt blocați într-o rețea cubică solidă. Concomitent, atomii de hidrogen ionizat sunt eliberați, curgând prin acea rețea ca electronii prin metale.

Acest lucru conferă gheții superionice proprietățile sale conductoare. De asemenea, timpul de topire e ridicat, iar gheața rămâne solidă la temperaturi crescute.

În acest ultim studiu, fizicianul Arianna Gleason de la Universitatea Stanford și colegii săi au bombardat bucăți subțiri de apă, prinse între două straturi de diamante, cu niște lasere extrem de puternice.

Undele de șoc succesive au crescut presiunea la 200 GPa (2 milioane de atmosfere) și temperaturile până la aproximativ 4.700°C.

„Descoperirile recente de exoplanete asemănătoare Neptunului bogate în apă necesită o înțelegere mai detaliată a diagramei de fază a [apei] în condiții de presiune-temperatură relevante pentru interioarele lor planetare”, explică Gleason și colegii în lucrarea din 2022.

Gheață superionică XIX ce generează câmpuri magnetice multiple

Difracția cu raze X a dezvăluit apoi structura cristalină a gheții fierbinți și dense, în ciuda condițiilor de presiune și temperatură menținute doar pentru o fracțiune de secundă.

Modelele rezultate au confirmat că cristalele de gheață erau o nouă fază diferită de gheața superionică observată în 2019. Gheața superionică recent descoperită, Ice XIX, are o structură cubică centrată pe corp și o conductivitate crescută în comparație cu predecesorul său din 2019, Ice XVIII. .

Conductibilitatea este, de asemenea, importantă. Particulele încărcate în mișcare generează câmpuri magnetice. Aceasta este baza teoriei dinamului, care descrie modul în care fluidele conductoare agitate, cum ar fi mantaua Pământului sau în interiorul altui corp ceresc, dau naștere la câmpuri magnetice.

Gleason și colegii au ajuns la concluzia că conductivitatea îmbunătățită a unui strat de gheață superionică asemănătoare cu Gheața XIX ar promova generarea de câmpuri magnetice multipolare nefaste, precum cele ale lui Uranus și Neptun.

Dacă da, ar fi un rezultat satisfăcător la mai bine de 30 de ani după ce sonda spațială Voyager II a NASA, lansată în 1977, a zburat pe lângă cei doi giganți de gheață ai Sistemului nostru Solar și le-a măsurat câmpurile magnetice extrem de neobișnuite.