تحدث أشياء غريبة داخل الكواكب، حيث تتعرض المواد المألوفة لضغوط شديدة وحرارة.
يمكن لذرات الحديد أن تتراقص في اللب الداخلي الصلب للأرض، ويمكن أن يتشكل الجليد الثقيل الأسود الساخن – الصلب والسائل في نفس الوقت – داخل العملاقين الغازيين المائيين أورانوس ونبتون.
قبل خمس سنوات، أعاد العلماء إنشاء هذا الجليد الغريب، الذي يُطلق عليه الجليد الفائق التأين، لأول مرة في التجارب المعملية؛ وقبل أربع سنوات أكدوا وجودها وبنيتها البلورية.
ثم في العام الماضي، اكتشف باحثون من عدة جامعات في الولايات المتحدة ومختبر مركز ستانفورد للمسرع الخطي (SLAC) في كاليفورنيا مرحلة جديدة من الجليد فائق التأين.
ويؤدي اكتشافهم إلى تعميق فهمنا لسبب كون أورانوس ونبتون على ما هو عليه الآن المجالات المغناطيسية خارج نطاق kilter متعدد القطب.
من محيطنا الأرضي، معذور إذا اعتقدت أن الماء عبارة عن جزيء بسيط على شكل مرفق، يتكون من ذرة أكسجين مرتبطة بذرتي هيدروجين.
الجليد الفائق الاختلاف مختلف، ومع ذلك يمكن أن يكون في المنتصف الكثير من الأشكال يُعتقد أن الماء الموجود في الكون لا يملأ الأجزاء الداخلية لأورانوس ونبتون فحسب، بل يملأ أيضًا الكواكب الخارجية المماثلة.
تتمتع هذه الكواكب بضغط أكبر بمليوني مرة من الغلاف الجوي للأرض، كما أن باطنها حار مثل سطح الشمس – وهنا يختلف الماء.
وأكد العلماء ما توصل إليه علماء الفيزياء في عام 2019 توقعت في عام 1988: نظام يتم فيه حبس ذرات الأكسجين في الجليد فائق التأين في شبكة مكعبة صلبة، مما يترك ذرات الهيدروجين المتأينة فضفاضة وتتدفق عبر الشبكة مثل الإلكترونات عبر المعادن.
وهذا يعطي الجليد الفائق التأين خصائصه الموصلة. هذا ايضا يرفع درجة انصهارها الماء المتجمد يكون صلبًا عند درجة الغليان.
في هذه الدراسة الأخيرة، قامت الفيزيائية أريانا جليسون من جامعة ستانفورد وزملاؤها بقذف شرائح رقيقة من الماء بين طبقتين من الماس ببعض أشعة الضوء القوية بشكل يبعث على السخرية.
أدت موجات الصدمة اللاحقة إلى رفع الضغط إلى 200 جيجا باسكال (2 مليون ضغط جوي) ودرجة الحرارة إلى حوالي 5000 كلفن (8500 درجة فهرنهايت) – وهي درجة حرارة أعلى من درجة حرارة تجارب 2019، ولكن عند ضغط أقل.
“تتطلب الاكتشافات الحديثة للكواكب الخارجية مثل نبتون المائي فهمًا تفصيليًا لمخطط الطور. [water] “في ظروف درجة حرارة الضغط المناسبة لأجزاء الكواكب الداخلية” ، قال جليسون وزملاؤه شرح في ورقتهماعتبارًا من يناير 2022 فصاعدًا.
كشف حيود الأشعة السينية لاحقًا عن البنية البلورية للجليد الحار والكثيف، مع الحفاظ على ظروف الضغط ودرجة الحرارة لمدة جزء من الثانية فقط.
وأكدت أنماط الحيود الناتجة أن بلورات الجليد كانت بالفعل مرحلة جديدة تختلف عن الجليد الفائق التأين الذي لوحظ في عام 2019. الجليد الفائق التأين المكتشف حديثًا، Ice XIX، هو عبارة عن جليد هيكل مكعب محوره الجسم وزيادة الموصلية من 2019 Ice XVIII مقارنة بسابقه.
الموصلية مهمة هنا حيث أن الجسيمات المشحونة المتحركة تخلق مجالات مغناطيسية. هذا هو الأساس نظرية الدينامويصف كيف تقوم السوائل الموصلة داخل عباءة الأرض أو أي جرم سماوي آخر بإنشاء مجالات مغناطيسية.
إذا تم امتصاص جزء أكبر من الجزء الداخلي لعملاق جليدي مثل نبتون بواسطة مادة صلبة رقيقة وجزء أقل بواسطة سائل دوار، فإنه تغيير نوع المجال المغناطيسي الناتج.
وفقًا لجليسون وزملائه، كان للكوكب طبقتان فائقتا التأين مع موصلات مختلفة تجاه جوهره. توصية إن المجال المغناطيسي الذي سيمتلكه نبتون، والذي ستولده الطبقة السائلة الخارجية، سوف يتفاعل بشكل مختلف مع كل منهما، مما يجعل الأمور أكثر غرابة.
جليسون وزملاؤه ليستنتج إن الموصلية المعززة للجليد فائق التأين مثل Ice XIX من شأنها أن تعزز تكوين مجالات مغناطيسية متعددة الأقطاب تنبعث من أمثال أورانوس ونبتون.
إذا كان الأمر كذلك، فإنها ستكون نتيجة مرضية بعد مرور 30 عامًا على رحلة المركبة الفضائية فوييجر 2 التابعة لناسا، والتي تم إطلاقها في عام 1977. اثنان من نظامنا الشمسي عمالقة الثلج و قياس لهم مجالات مغناطيسية غير عادية للغاية.
ونشرت الدراسة في التقارير العلمية.
