Uvnitř planet, kde jsou známé materiály vystaveny extrémním tlakům a teplu, se dějí zvláštní věci. V pevném vnitřním jádru Země pravděpodobně „tančí“ atomy železa a v plynných obrech Uranu a Neptunu, bohatých na vodu, se pravděpodobně tvoří horký, černý, těžký led, který je zároveň pevný i kapalný.
Před pěti lety vědci tento exotický led, nazývaný superiontový led, poprvé obnovili v laboratorních pokusech a před čtyřmi lety potvrdili jeho existenci a krystalickou strukturu. Teprve loni pak vědci z několika univerzit ve Spojených státech a z laboratoře Stanford Linear Accelerator Center v Kalifornii (SLAC) objevili novou fázi superiontového ledu.
Jejich objev prohlubuje naše znalosti o tom, proč mají Uran a Neptun tak nestandardní magnetická pole s více póly. Z našeho pozemského okolí by vám bylo odpuštěno, kdybyste si mysleli, že voda je jednoduchá molekula ve tvaru kolena tvořená jedním atomem kyslíku spojeným se dvěma vodíky, které se při mrznutí vody usadí v pevné poloze.
Superiontový led je kupodivu jiný, a přesto může patřit mezi nejhojnější formy vody ve vesmíru – předpokládá se, že vyplňuje nejen nitra Uranu, Neptunu, ale i podobných exoplanet. Na těchto planetách panuje extrémní tlak 2milionkrát vyšší, než je tlak v zemské atmosféře, a jejich nitro je horké jako povrch Slunce – a právě tam se voda dostává podivným způsobem.
V roce 2019 vědci potvrdili to, co fyzikové předpověděli již v roce 1988: strukturu, v níž jsou atomy kyslíku v superiontovém ledu uzamčeny v pevné krychlové mřížce, zatímco ionizované atomy vodíku jsou volné a proudí touto mřížkou jako elektrony kovy.
Díky tomu má superiontový led vodivé vlastnosti. Zvyšuje to také jeho bod tání, takže zmrzlá voda zůstává pevná i při teplotách, které se pohybují kolem bodu mrazu. V této nejnovější studii fyzik Arianna Gleasonová ze Stanfordovy univerzity a její kolegové bombardovali tenké kousky vody vložené mezi dvě vrstvy diamantu nesmírně silnými lasery.
Následné rázové vlny zvýšily tlak na 200 GPa (2 miliony atmosfér) a teplotu až na přibližně 4704 °C – vyšší než teploty při experimentech v roce 2019, ale při nižších tlacích. Difrakce rentgenového záření pak odhalila krystalickou strukturu horkého hustého ledu, přestože tlakové a teplotní podmínky byly udržovány pouze po zlomek sekundy.
Výsledné difrakční vzory potvrdily, že krystalky ledu jsou ve skutečnosti novou fází odlišnou od superiontového ledu pozorovaného v roce 2019. Nově objevený superiontový led, Ice XIX, má tělesově centrovanou kubickou strukturu a zvýšenou vodivost ve srovnání se svým předchůdcem z roku 2019, Ice XVIII.
Vodivost je zde důležitá, protože pohybující se nabité částice generují magnetické pole. To je základem teorie dynama, která popisuje, jak burácející vodivé tekutiny, například v zemském plášti nebo uvnitř jiného nebeského tělesa, dávají vzniknout magnetickým polím.
Pokud by větší část vnitřku ledového obra podobného Neptunu zabírala kašovitá pevná látka a menší část vířící kapalina, pak by se změnil druh vytvářeného magnetického pole.
A pokud by planeta měla směrem k jádru dvě superiontové vrstvy s různou vodivostí, jak se Gleason a jeho kolegové domnívají, že by Neptun mohl obsahovat, pak by magnetické pole generované vnější kapalnou vrstvou interagovalo s každou z nich jinak, což by situaci ještě více znepřehlednilo.
Gleason a jeho kolegové dospěli k závěru, že zvýšená vodivost vrstvy superiontového ledu podobného ledu Ice XIX by mohla podpořit generování podivných, multipolárních magnetických polí, jaká vyzařují Uran a Neptun.
Pokud by tomu tak bylo, byl by to uspokojivý výsledek více než 30 let poté, co sonda NASA Voyager II, vypuštěná v roce 1977, prolétla kolem dvou ledových obrů naší Sluneční soustavy a změřila jejich velmi neobvyklá magnetická pole.
Zdroj: Wikipedia, Indy100, Crast, redakce
Přihlaste se, komentujte články a ukládejte si ty nejzajímavější k pozdějšímu přečtení.
Přihlásit se přes náš web
Ještě nemáte účet? Staňte se členem.