نوعی از یخ که داغتر از سطح خورشید مرحله جدیدی از ماده است

اگر به دمای بسیار پایین فکر می کنید، احتمال زیادی وجود دارد که یخ را به تصویر بکشید. یخ برای ما شکل پایه یک جسم “سرد” است، اما در فشارهای شدید، مانند هسته سیارات بزرگ، اتفاق عجیبی ممکن است رخ دهد. یخ می تواند جامد بماند اما دمایی گرمتر از سطح خورشید داشته باشد.

این نوع یخ آبی «یخ فوق‌یونی» نامیده می‌شود و به فهرست حدود 20 فازی که آب می‌تواند از نظر ساختاری تشکیل دهد، (شامل یخ، مایع و بخار) اضافه شده است. محققان در Nature Physics کشف و توصیف دو فاز یخ فوق‌یونی را گزارش کرده اند، که با روشی برای بازآفرینی مطمئن و پایدار یخ برای مدت طولانی‌تر از آنچه قبلاً به دست آمده بود، توانسته اند آن را دقیق تر مطالعه کنند.

یک فاز فوق یونی بین 200000 تا 60000 برابر فشار اتمسفر در سطح دریا و در دمای چند صد تا بیش از 1000 درجه سانتیگراد گسترش می یابد. فاز دیگر تا نیمی از فشار تجربه شده در مرکز زمین و با دمای هزاران درجه گسترش می یابد.

ویتالی پراکاپنکا، استاد پژوهشی دانشگاه شیکاگو و دانشمند پرتو شناسی دانشگاه شیکاگو، یکی از نویسندگان این مقاله نوشته است، «تعجب آور بود که همه فکر می‌کردند این فاز در فشار بسیار بالاتری نسبت به جایی که ما برای اولین بار آن را پیدا کرده‌ایم، ظاهر می شود». اما ما به لطف چندین ابزار قدرتمند توانستیم ویژگی‌های این یخ جدید را که فاز جدیدی از ماده را تشکیل می‌دهد، به دقت ترسیم کنیم.

در دماهای بالاتر و فشارهای باورنکردنی، یخ جامد می ماند اما ساختار اتمی به طور چشمگیری تغییر می کند. هر چند وقتی فشار و دما از بین رفت، یخ به حالت عادی خود باز می گردد. پراکاپنکا گفت: یک مکعب، یک شبکه با اتم های اکسیژن در گوشه های متصل به هیدروژن را تصور کنید. وقتی به این فاز سوپریونیک جدید تبدیل می‌شود، شبکه منبسط می‌شود و به اتم‌های هیدروژن اجازه می‌دهد تا به اطراف مهاجرت کنند در حالی که اتم‌های اکسیژن در موقعیت‌های خود ثابت می‌مانند. این شبیه یک شبکه اکسیژن جامد است که در اقیانوسی از اتم های هیدروژن شناور نشسته است.

یخ سوپریونیک چگالی کمتری نسبت به یخ معمولی دارد، که خود کم چگال تر از آب مایع است. رنگ آن هم عوض میشود و یخ فوق یونی تیره تر از یخ معمول است زیرا با نور تعامل متفاوتی دارد.

پراکاپنکا گفت: “این حالت جدیدی از ماده است، بنابراین اساساً به عنوان یک ماده جدید عمل می کند و ممکن است با آنچه ما فکر می کردیم متفاوت باشد.”

دانشمندان سیاره‌شناسی معتقدند شرایط مشابه در فشار و دما  بالا ممکن است در داخل نپتون و اورانوس و همچنین سیارات غول‌پیکر یخی فراتر از منظومه شمسی وجود داشته باشد. درک خواص یخ ابریونیک ممکن است به ما در درک خواص این سیارات کمک کند.