Dit Ijs Is Bijna Net Zo Heet Als De Zon. Wetenschappers Hebben Het Nu Op Aarde Gemaakt.

{h1}

Het hogedrukijs dat zich vormt in gigantische planeten zoals neptunus en uranus, is voor het eerst in het laboratorium gemaakt.

Het is zowel vast als vloeibaar, het is 60 keer dichter dan gewoon waterijs en het vormt zich bij temperaturen die bijna net zo heet zijn als het oppervlak van de zon.

Het is superionisch ijs - en voor het eerst hebben wetenschappers het in het lab gehaald.

Er wordt al lang gedacht dat deze hogedruk-vorm van waterijs bestaat in het interieur van Uranus en Neptunus. Maar tot nu toe was het bestaan ​​ervan slechts theoretisch.

"Ons werk levert experimenteel bewijs voor superionisch ijs en toont aan dat deze voorspellingen niet te wijten waren aan artefacten in de simulaties, maar dat ze in feite het buitengewone gedrag van water onder deze omstandigheden hebben vastgelegd," zegt Marius Millot, een fysicus bij het nationale laboratorium van Lawrence Livermore in Californië, zei in een verklaring van het laboratorium. Millot was de hoofdauteur van een nieuwe studie die het werk beschrijft.

Wetenschappers voorspelden eerst het bestaan ​​van een rare waterfase die de stof 30 jaar geleden tegelijkertijd en tegelijkertijd solide en vloeibaar maakt. Het is ook veel dichter dan gewoon waterijs, omdat het alleen onder extreme hitte en druk wordt gevormd, zoals het zich in gigantische planeten bevindt. Tijdens de superionische fase gedragen de waterstof en zuurstof in watermoleculen zich bizar; waterstofionen bewegen als een vloeistof, in een solide kristalrooster van zuurstof. [The Surprisingly Strange Physics of Water]

Het ijs maken was ingewikkeld. Eerst heeft het team water gecomprimeerd tot een ultrasterk kubusvormig kristallijn ijs, in een andere kristalvorm dan wat je in gewone ijsblokjes ziet. Om dat te doen, gebruikten de onderzoekers diamanten aambeeldcellen om 360.000 pond per vierkante inch (2,5 gigapascal (GPa) druk uit te oefenen, dat is ongeveer 25.000 keer de atmosferische druk op aarde). Vervolgens verwarmden en comprimeerden de onderzoekers de cellen nog verder, met behulp van door lasers aangedreven schokken. Elke kristalijsstructuur ontving tot zes laserstralen van meer dan 100 keer die hoge druk.

"Omdat we het water voorgecomprimeerd hebben, is er minder schokverwarming dan wanneer we vloeistof met omgevingsvloeistof met een schok samendrukken," zei Millot. Met de nieuwe methode kunnen onderzoekers 'veel koudere staten bereiken bij hoge druk dan in eerdere schokcompressiestudies'.

Toen het superionische ijs klaar was, bewoog het team zich snel om zijn optische en thermodynamische eigenschappen te analyseren. Ze hadden slechts 10 tot 20 nanoseconden om het werk uit te voeren, voordat drukgolven de compressie loslieten en het water oploste. En de resultaten waren bizar. Ze ontdekten dat het ijs smelt bij een buitengewone 8,540 graden Fahrenheit (4.725 graden Celsius) bij een druk van 29 miljoen pond per vierkante inch (200 GPa). Die druk is ongeveer 2 miljoen keer de atmosferische druk op aarde.

"Het is... verbijsterend dat bevroren waterijs op duizenden graden in deze planeten aanwezig is, maar dat is wat de experimenten laten zien," Raymond Jeanloz, een co-auteur van de studie en planetaire fysicus aan de Universiteit van Californië, Berkeley, zei in dezelfde verklaring.

De nieuwe bevindingen kunnen een kijkje nemen in de interieurs van planeten zoals Uranus en Neptunus. Planetaire wetenschappers suggereren dat de binnendelen van deze werelden voor 65 procent uit water bestaan, plus wat ammoniak en methaan.

Visualisaties van computersimulaties die waterstofatomen laten vloeien als een vloeistof binnen het vaste rooster van zuurstof in superionisch ijs.

Visualisaties van computersimulaties die waterstofatomen laten vloeien als een vloeistof binnen het vaste rooster van zuurstof in superionisch ijs.

Credit: S. Hamel / M. Millot / J.Wickboldt / LLNL / NIF

Eerder werk suggereerde dat deze planeten "volledig vloeistof" warmte-overdragende interieurs zouden hebben, maar de toevoeging van superionisch ijs verandert het beeld. Het nieuwe onderzoek stelt in plaats daarvan voor "een relatief dunne laag vloeistof en een grote" mantel "van superionisch ijs," aldus de onderzoekers in de verklaring.

Die foto van de interieurs van de mini-gigantische planeten zou een computersimulatie bevestigen die tien jaar geleden werd uitgevoerd en die de vreemde magnetische velden bij Uranus en Neptune probeerde te verklaren. Het magnetisch veld van Uranus staat op een hoek van 59 graden van de as van de planeet. De magnetische polen van Neptune hebben een helling van ongeveer 47 graden. Dit is extreem in vergelijking met de aarde, die slechts een kanteling van 11 graden heeft. Hun magnetische velden kunnen zich ook anders gedragen; het veld van Uranus kan bijvoorbeeld in- en uitschakelen als een flitser.

Meer gedetailleerde studie van deze planeten zal moeten wachten tot een ruimtevaartuig beschikbaar is. Gelukkig stelt NASA een ruimteschip van Uranus en / of Neptunus voor dat in de komende decennia op deze planeten zou uitzoomen. Ondertussen zijn de onderzoekers van plan hun compressie verder te duwen om omstandigheden te simuleren binnen nog grotere reuzenplaneten, zoals Jupiter of Saturnus.

Een onderzoek op basis van het onderzoek werd in februari gepubliceerd in het tijdschrift Nature Physics.

Oorspronkelijk artikel over WordsSideKick.com.


Video Supplement: De zon en de maan zoals je ze nog nooit gezien hebt.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com