Een groep Amerikaanse natuurkundigen onder leiding van Vitaly Prakapenko, professor aan de Universiteit van Chicago, heeft voor het eerst superionisch ijs verkregen in laboratoriumomstandigheden, een toestand van water waarin een stijf kristalrooster wordt gevormd uit zuurstofionen en waterstofionen er vrij doorheen kunnen bewegen.
Voorheen slaagden wetenschappers er maar één keer in om superionisch ijs (ijs XVIII) onder laboratoriumomstandigheden te verkrijgen. Dit gebeurde in de loop van een dynamisch experiment waarbij een druppel water, geklemd in een diamanten bankschroef, werd blootgesteld aan een schokgolf die werd gegenereerd door een laser. Als gevolg hiervan werd superionisch ijs gevormd, dat slechts enkele ogenblikken bestond.
In het nieuwe experiment kozen wetenschappers voor een andere aanpak. Ze gebruikten een diamanten bankschroef om druk met hoge intensiteit te reproduceren die vergelijkbaar is met wat te zien is in de kernen van planeten. Vervolgens gebruikten ze de Advanced Photon Source-synchrotron om heldere bundels röntgenstralen te genereren - die nodig zijn om een druppel water tot extreme temperaturen te verwarmen. Tijdens het experiment werd ook vastgesteld dat de vorming van superionisch ijs geen druk van 50 GPa vereist, zoals eerder werd aangenomen. Het was mogelijk om een monster van een ongebruikelijk materiaal te verkrijgen bij een druk van 20 GPa.
"Stel je een kubus voor waarvan het rooster zuurstofionen op de hoeken en waterstofionen daartussen bevat. Wanneer het de nieuwe superionische fase binnengaat, zet het rooster uit, waardoor waterstofionen kunnen bewegen terwijl zuurstofionen op hun plaats blijven. Het ziet eruit als vaste zuurstofroosters die zich in een oceaan van drijvende waterstofatomen bevinden", aldus een van de wetenschappers over het experiment.
Opgemerkt wordt dat superionisch ijs niet alleen bestaat op verre planeten, maar ook op aarde. Volgens wetenschappers speelt het een rol bij het in stand houden van het magnetische veld van onze planeet, dat het aardoppervlak beschermt tegen kosmische straling. Planeten zoals Mars of Mercurius hebben geen magnetisch veld, waardoor ze vatbaar zijn voor de agressieve effecten van kosmische straling en andere factoren. Wetenschappers beschouwen, dat de studie van superionisch ijs een belangrijke rol zou kunnen spelen bij het zoeken naar levensondersteunende planeten.
Lees ook:
- De "krachtige gammastraaluitbarsting van het universum" bleek een weerspiegeling te zijn van ruimteschroot
- Een nieuwe zwaartekrachtgolfdetector zal een mogelijk signaal van het begin van het heelal opvangen