Uranüs ve Neptün’de 1.500°’de Erimeyen Buz: Süperiyonik Buz Keşfi

Buz denildiğinde akla düşük sıcaklıklar geliyor; ancak Uranüs ve Neptün’ün derinliklerinde tam tersi bir durum söz konusu olabilir. Bu gezegenlerin iç kesimlerinde oluşan olağanüstü basınç, suyun binlerce dereceye yaklaşan sıcaklıklarda bile katı halini koruyarak aynı zamanda elektrik iletebildiği sıra dışı bir faz yaratıyor.

Haberi okuduğunuz için teşekkürler, bizi takip etmeyi unutmayın!

“Süperiyonik buz” olarak adlandırılan bu yapı, Dünya’daki buzdan oldukça farklı özellikler taşıyor. Normal koşullarda sıcaklık arttıkça su katıdan sıvıya, ardından gaza geçerken, milyonlarca atmosferlik basınç altında alışılmış faz kurallarının dışına çıkabiliyor. Yüksek basınç, suyun donma koşullarını önemli ölçüde değiştiriyor; bu sayede son derece yüksek sıcaklıklarda dahi kristal yapının belirli bölümleri korunabiliyor.

Fransa Alternatif Enerjiler ve Atom Enerjisi Komisyonu’ndaki (CEA) araştırmacılar, Uranüs ve Neptün’ün iç koşullarını laboratuvarda taklit etmek için saf suyu iki elmas örs arasında sıkıştırdı ve lazerlerle ısıttı. Yaklaşık 12 mikronluk bir alana hapsedilen örnekler, Dünya atmosfer basıncının yaklaşık 800 bin ila 2,25 milyon katına ulaşan basınçlara maruz bırakıldı. Deneylerde sıcaklık 2 bin 87 dereceye kadar çıkarıldı.

Yaklaşık 1,6 milyon atmosfer basınç ve 1.527 derecenin üzerindeki sıcaklıklarda suyun süperiyonik faza geçtiği gözlendi. Bu fazda oksijen atomları altıgen sıkı paketlenmiş bir kristal kafes oluştururken, hidrojen atomları kafes içinde daha serbest biçimde hareket edebiliyor. Ortaya çıkan yapı, sıradan bir katıdan farklı davranıyor; kristal iskelet korunurken hareketli hidrojen atomları elektrik yükünün taşınmasına olanak sağlıyor.

Uranüs ve Neptün’ün garip manyetik alanlarını açıklayabilir

Süperiyonik buzun önemi yalnızca sıra dışı fiziksel özelliklerinden kaynaklanmıyor. Bu yapının, Uranüs ve Neptün’ün uzun süredir açıklanmaya çalışılan manyetik alanlarının oluşumunda önemli bir rol oynayabileceği düşünülüyor.

Voyager 2‘nin 1980’lerin sonlarında iki gezegenin yakınından geçerken yaptığı ölçümler, manyetik alanların gezegenlerin dönüş eksenlerine göre belirgin biçimde eğik olduğunu ve merkezlerinden kaymış bir yapı sergilediğini ortaya koymuştu.

Dünya, Merkür veya Jüpiter’deki daha klasik jeodinamo modellerinin aksine, Uranüs ve Neptün’deki manyetik alanların gezegenlerin daha dış katmanlarında oluşabileceği düşünülüyor. Süperiyonik buz içerisindeki hareketli elektrik yükleri de bu mekanizmanın olası kaynaklarından biri olarak değerlendiriliyor.

Laboratuvar deneyleri, buz devlerinin iç yapısını anlamaya yönelik gezegen modellerinin geliştirilmesine yardımcı olabilir. Elde edilen sonuçlar aynı zamanda Uranüs ve Neptün’e yönelik gelecekteki uzay görevlerinde hangi fiziksel süreçlerin araştırılması gerektiği konusunda da önemli ipuçları sunuyor.