Εξωτικές μορφές «υπεριοντικού» πάγου ίσως κρύβονται στον Ποσειδώνα

Κάτω από τις συνθήκες ακραίας πίεσης και θερμοκρασίας στο εσωτερικό του Ποσειδώνα και του Ουρανού, το νερό παύει να μοιάζει με το νερό που γνωρίζουμε, προβλέπει θεωρητική μελέτη στο Πανεπιστήμιο του Πρίνστον.

«Ο υπεριοντικός πάγος είναι μια ενδιάμεση κατάσταση της ύλης που δεν μοιάζει με τίποτα από ό,τι ξέρουμε» λέει ο Σαλβατόρε Τορκουάτο, επικεφαλής της μελέτης στην επιθεώρηση Nature Communications.

Σε αντίθεση με ό,τι συμβαίνει στο υγρό νερό ή τον συνηθισμένο πάγο, στον υπεριοντικό πάγο τα μόρια νερού χωρίζονται σε ιόντα υδρογόνου και οξυγόνου. Τα ιόντα οξυγόνου παραμένουν κλειδωμένα σε ένα κρυσταλλικό, στερεό πλέγμα, ενώ τα ιόντα υδρογόνου μπορούν να κινούνται ελεύθερα όπως τα μόρια οποιοδήποτε υγρού. Με άλλα λόγια, ο υπεριοντικός πάγος είναι στερεό και υγρό ταυτόχρονα.

Η παράξενη αυτή φάση του νερού, η οποία δεν έχει παρατηρηθεί ποτέ άμεσα μέχρι σήμερα, μπορεί να εμφανιστεί μόνο σε συνθήκες ακραίας πίεσης (η πίεση ρίχνει το σημείο πήξης του νερού), ακόμα κι αν η θερμοκρασία είναι υψηλή, της τάξης των αρκετών εκατοντάδων βαθμών Κελσίου.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μαθηματικά μοντέλα για να προσομοιώσουν τι συμβαίνει στο νερό καθώς η πίεση αυξάνεται σε ακραίες τιμές, πολύ υψηλότερες από ό,τι μπορεί να πετύχει κανείς στο εργαστήριο.

Ανάλογα με την πίεση, δείχνει η προσομοίωση, το νερό μετατρέπεται σε τρεις διαφορετικούς υπεριοντικούς πάγους, οι οποίοι διαφέρουν μεταξύ τους στην διάταξη των ιόντων οξυγόνου.

Δύο από αυτούς τους πάγους, με τις ονομασίες BCC-SI και CP-SI, μπορεί θεωρητικά να υπάρχουν βαθιά μέσα στον Ουρανό και τον Ποσειδώνα, δύο πλανήτες που αποτελούνται σε μεγάλο ποσοστό από πάγους νερού, αζώτου και μεθανίου.

Σε ακόμα μεγαλύτερες πιέσεις, πιο υψηλές από αυτές που ασκούνται στο εσωτερικό των γιγάντιων αυτών πλανητών, οι ερευνητές προβλέπουν ότι σχηματίζεται και μια τρίτη μορφή υπεριοντικού πάγου, με το όνομα P21/c-SI. Είναι μια μορφή της οποίας η ύπαρξη δεν είχε προβλεφθεί μέχρι σήμερα.

Θα ήταν βέβαια δύσκολο ως αδύνατο να επιβεβαιώσει κανείς την παρουσία αυτών των εξωτικών μορφών του νερού στο εσωτερικό πλανητών.

Έμμεσα, όμως, οι υπεριοντικοί πάγοι θα μπορούσαν να αποκαλύψουν την παρουσία τους μέσω της επίδρασής στους στα περίπλοκα μαγνητικά πεδία του Ουρανού και του Πλούτωνα, τα οποία ενδεχομένως παράγονται από την κίνηση ιόντων υδρογόνου μέσα στο υπεριοντικό πλέγμα.

Εκτός από τους υπεριοντικούς πάγους, οι φυσικοί έχουν ανακαλύψει μέχρι σήμερα 17 μορφές «κανονικού» πάγου, οι οποίες σχηματίζονται σε διαφορετικές συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας.

Σχεδόν όλος ο πάγος που υπάρχει στη Γη είναι πάγος I_h, ο οποίος αποτελείται από μόρια νερού συνδεδεμένα σε εξάγωνα.

Βαγγέλης Πρατικάκης

Newsroom ΑΛΤΕΡ ΕΓΚΟ