Kocky ľadu ochladzujúce nápoj či zľadovatený chodník. Jednoducho ľad by mal byť chladný. Prekvapíme vás však tvrdením, že to tak nie je. Vedcom sa podarilo vytvoriť ľad, ktorý je spolovice tak horúci, ako povrch slnka. Ako je to možné?

Superionický ľad

Aby bolo možné takéto niečo vytvoriť, museli vedci použiť ten najsilnejší laser na svete. Novinka dostala pomenovanie superionický ľad a narozdiel od obyčajného ľadu ten superionický ostáva v pevnom skupenstve napriek tomu, že dosahuje teplotu niekoľko tisícok stupňov. Pevné skupenstvo si zachováva vďaka obrovskému tlaku a poznatky o ňom by mohli pomôcť pri skúmaní ľadových planét, akými sú napríklad Urán alebo Neptún.

Všetko závisí od tlaku

Pokiaľ ide o skupenstvá vody na Zemi, môže voda buď zovrieť alebo zamrznúť, pričom medzi týmito dvoma stavmi nie je príliš veľký teplotný rozdiel. Všetko to však závisí od tlaku. Napríklad, vo vysokých nadmorských výškach je bod varu vody nižší a voda zovrie skôr, ako v nižších polohách. Okrem toho, vedeli ste, že vo vákuu neexistuje voda v tekutom stave? Ak sa voda ocitne vo vákuu, okamžite zovrie a vyparí sa, aj keby bola vo vákuu teplota -270°C, čo je priemerná teplota vo vesmíre. Potom dôjde k desublimácii a vytvoria sa ľadové kryštáliky.

Bizarre form of hot ice seen on Earth #superionic #ice https://t.co/zoLB0yADKs

— Gerald Beuchelt (@beuchelt) May 9, 2019

Ľad VII

Vedci však už nejaký čas uvažovali nad tým, čo sa stane v opačnom prípade, teda v prostredí, kde na vodu pôsobí vysoký tlak. Ukázalo sa, že voda prejde do pevného skupenstva, a to napriek vysokej teplote. Donedávna sa o tomto jave hovorilo najmä v teoretickej rovine, pred časom sa však podarilo vykonať experiment, a to v inštitúte Lawrence Livermore National Laboratory. Podarilo sa vytvoriť tzv. ľad VII, čo je kryštalická forma ľadu vznikajúca pri tlaku 30 000-krát vyššom, ako je atmosférický tlak Zeme.

Ľad XVII

V rámci najnovších experimentov sa však podarilo vytvoriť ďalšiu formu ľadu s pomenovaním ľad XVII. Pri predošlých experimentoch sa vedci zaoberali najmä vlastnosťami, ako teplota ľadu a prenos energie, v tomto prípade sa však bližšie prizreli aj vnútornej štruktúre ľadu. Avšak za daných podmienok nie je vôbec jednoduché zabezpečiť dostatočne vysoký tlak a teplotu a ešte aj vyhotoviť zábery, ktoré by štruktúru ľadu odhalili.

First experimental evidence for #superionic ice: After decades of experiments, researchers have observed that under high temperatures and extreme pressures, water takes on a novel form and becomes superionic. https://t.co/cjQpvtnzvz pic.twitter.com/GN2FDkpJZC

— LLNL (@Livermore_Lab) February 6, 2018

Nevídaná štruktúra

Aby to bolo možné, umiestnili vedci tenkú vrstvu vody medzi dve diamantové kovadliny a šiestimi silnými lasermi vysielali smerom k vode impulzy, pričom sa podarilo vyvinúť tlak 100 až 400 gigapascalov a teplotu v rozmedzí od 1,650 až po 2,760 °C, pričom Slnko dosahuje teplotu 5 505°C. Spočiatku si vedci neboli istí, či sa experiment vôbec vydarí vzhľadom na to, že ideálne podmienky na tvorbu novej formy ľadu sa podarilo udržať len na zlomok sekundy. Napokon sa to však podarilo a ukázala sa štruktúra, ktorú doteraz vedci nikdy nevideli. Boli to kubické kryštáliky s atómom kyslíka v každom rohu a aj v strede každej strany.

Neptún a Urán

Ako sme spomínali, tento objav môže pomôcť objasniť mnohé otázky týkajúce sa planét. Ako uvádza Nature, ukázalo sa napríklad, že takáto forma ľadu je vysoko vodivá, čo by vysvetľovalo, prečo majú Neptún a Urán magnetické polia nakláňajúce sa v podivných uhloch.

Pozri aj:

Podcast: Čo sa stane, keď do Zeme narazí asteroid? Vesmírne agentúry pripravujú krízový plán

sciencealert