Teadlased Avastavad Uue Kuuekandilise Jää Vormi Rõhul Üle 2 Miljoni Atmosfääri

Pilt: Illustrative image · Ms2895 · CC BY-SA 4.0 · Allikas

Uurijad on katseliselt täheldanud kuuekandilist tihedalt pakitud (HCP) jääfaasi, mis domineerib rõhkude üle 200 GPa ja temperatuuride üle 1800 K juures, mis seab kahtluse alla varasemad oletused, mille kohaselt eksisteerib selles vahemikus ainult kuubiline jää XVIII.

Rahvusvaheline füüsikute meeskond on esmakordselt katseliselt tuvastanud kuuekandilise tihedalt pakitud (HCP) jääfaasi, mis muutub peamiseks vormiks rõhkudel üle 200 gigapascal'i (ligikaudu 2 miljonit atmosfääri) ja temperatuuridel üle 1800 kelvini. Enne seda avastust täheldati nende äärmuslike tingimuste korral ainult kuubilist näokesksel kogutud (FCC) hapnikukihiga pakendust — tuntud ka kui jää XVIII.

Kõrge rõhu ja kõrge temperatuuri keskkonna simuleerimiseks kasutasid teadlased teemant-tungraua lahtrit, et veenäidist äärmiselt väikeses ruumis kokku suruda, samal ajal kattes seda laseritega. Jää struktuuri analüüsiti süntrotroni röntgendifraktsioonitehnikate abil. Leiti, et HCP faas domineerib üle 200 GPa ja ligi 2000 K juures. Vahemikus, kus rõhud on keskmised, täheldati HCP ja FCC kristalliliste struktuuride kooseksisteerimist.

Vesi on ainulaadne oma võimes moodustada mitmeid tahkeid faase, mida eristavad erinevad aatomite korraldused kristallvõres. HCP ja FCC faasid on tiheda aatomite pakendi variatsioonid, millel on eri ladestumisskeemid — ABAB kuuekandiline ja ABCABC kuubiline — mitte klassikalised jääkristallid. See viitab vee erinevatele füüsikalistele seisunditele äärmuslikes rõhu ja temperatuuri tingimustes.

HCP jää avastus on oluline planeediteaduse jaoks, eriti jääreuside nagu Uraanuse ja Neptuuni sisemiste mudelite täpsustamiseks. Nende planeetide sisekihtide otsene uurimine ei ole võimalik, seega tuginevad teadlased eksperimentaalsetele andmetele ja füüsikalisele modelleerimisele. Uued leiud viitavad sellele, et hapnikuaatomite kihid võivad sügaval maapõues ladestuda kuuekandilises järjestuses, mis võib muuta selle mehaanilisi ja elektrilisi omadusi võrreldes kuubilise jääga.

Need struktuurilised erinevused võivad mõjutada arusaama mantelkihist ja nendes planeetides täheldatud ebatavalisest, mitte-dipolaarsest magnetväljast. Uurijad rõhutavad, et HCP jää plastilisuse ja elektrijuhtivuse teoreetiline uurimine on nüüd vajalik, koos täiendavate katsetega, et täpselt määratleda nii HCP kui ka FCC jääfaaside stabiilsuse vahemikud äärmuslikes planeetides esinevates tingimustes.