กลุ่มนักฟิสิกส์ชาวอเมริกันที่นำโดยศาสตราจารย์ Vitaly Prakapenko แห่งมหาวิทยาลัยชิคาโกได้รับน้ำแข็ง superionic เป็นครั้งแรกในสภาพห้องปฏิบัติการ ซึ่งเป็นสภาวะของน้ำที่มีผลึกผลึกแข็งก่อตัวขึ้นจากไอออนออกซิเจน และไอออนของไฮโดรเจนเคลื่อนที่ผ่านได้อย่างอิสระ
ก่อนหน้านี้ นักวิทยาศาสตร์สามารถหาน้ำแข็ง superionic (ice XVIII) ได้เพียงครั้งเดียวในห้องปฏิบัติการเท่านั้น สิ่งนี้ทำในระหว่างการทดลองแบบไดนามิก โดยที่หยดน้ำที่หนีบไว้ในคีมจับเพชรถูกคลื่นกระแทกที่เกิดจากเลเซอร์ เป็นผลให้เกิดน้ำแข็ง superionic ซึ่งดำรงอยู่เพียงชั่วครู่เท่านั้น
ในการทดลองครั้งใหม่นี้ นักวิทยาศาสตร์ได้เลือกแนวทางที่แตกต่างออกไป พวกเขาใช้คีมจับเพชรเพื่อสร้างแรงกดดันที่มีความเข้มสูงเทียบได้กับสิ่งที่สามารถเห็นได้ในแกนของดาวเคราะห์ จากนั้นจึงใช้ซินโครตรอนแหล่งกำเนิดโฟตอนขั้นสูงเพื่อสร้างลำแสงรังสีเอกซ์ที่สว่าง ซึ่งจำเป็นต่อการทำให้หยดน้ำร้อนจนถึงอุณหภูมิที่สูงมาก ในระหว่างการทดลอง พบว่าการก่อตัวของน้ำแข็ง superionic ไม่ต้องการแรงดัน 50 GPa ตามที่เชื่อกันก่อนหน้านี้ เป็นไปได้ที่จะได้ตัวอย่างวัสดุที่ผิดปกติที่ความดัน 20 GPa
"ลองนึกภาพลูกบาศก์ที่มีตาข่ายมีไอออนออกซิเจนอยู่ที่มุมและไฮโดรเจนไอออนระหว่างพวกมัน เมื่อเข้าสู่เฟส superionic ใหม่ โครงตาข่ายจะขยายตัว ทำให้ไอออนของไฮโดรเจนเคลื่อนที่ได้ในขณะที่ไอออนออกซิเจนยังคงอยู่ ดูเหมือนว่าโครงข่ายออกซิเจนที่เป็นของแข็งตั้งอยู่ในมหาสมุทรของอะตอมไฮโดรเจนที่ลอยอยู่" นักวิทยาศาสตร์คนหนึ่งให้ความเห็นเกี่ยวกับการทดลองนี้
สังเกตได้ว่าน้ำแข็ง superionic ไม่เพียงแต่มีอยู่บนดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างไกลเท่านั้น แต่ยังมีอยู่บนโลกด้วย ตามที่นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่ามันมีบทบาทในการรักษาสนามแม่เหล็กของโลกซึ่งช่วยปกป้องพื้นผิวโลกจากรังสีคอสมิก ดาวเคราะห์อย่างดาวอังคารหรือดาวพุธไม่มีสนามแม่เหล็ก ซึ่งทำให้ไวต่อผลกระทบที่รุนแรงของรังสีคอสมิกและปัจจัยอื่นๆ นักวิทยาศาสตร์ พิจารณาว่าการศึกษาน้ำแข็ง superionic สามารถมีบทบาทสำคัญในการค้นหาดาวเคราะห์ที่ดำรงชีวิต
อ่าน:
- "การระเบิดของรังสีแกมมาอันทรงพลังของจักรวาล" กลับกลายเป็นภาพสะท้อนของเศษซากอวกาศ
- เครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงใหม่จะจับสัญญาณที่เป็นไปได้จากจุดเริ่มต้นของจักรวาล