Okay, jeg må indrømme noget: Jeg plejede at synes, is var kedeligt. Frosset vand? Så spændende. Men de sidste par uger er jeg dykket ned i is-forskning, og hold da op — alt hvad jeg troede, jeg vidste, var forkert. Der findes ikke bare ÉN type is. Der findes SNESE. Og nu har forskere opdaget endnu en, der er så ekstrem, at den udfordrer alt, hvad vi kan forestille os.
Lad mig introducere dig til heksagonal tætpakket is — eller hcp-is, som forskerne kalder det.
Vent, findes der forskellige typer is?
Her er den vilde del, som ingen fortæller dig i skolen: Når forskere snakker om is, tænker de som regel på den gode, gamle "Is I" — de heksagonale krystaller, der ender i din drink. Men under forskellige forhold af temperatur og tryk kan vandet organisere sig selv i krystalstrukturer, der ser helt anderledes ud.
Forskere har nu katalogiseret is helt fra Is I til Is XXII, og hver eneste én dannes under stadigt mere skøre betingelser. Vi taler tryk millioner af gange højere end det, du mærker på stranden, og temperaturer der ville gøre din ovn misundelig.
Den nyeste tilføjelse? Hcp-is, som måske officielt bliver til Is XXIII, hvis det videnskabelige samfund giver den tommelfingeren op. Og ærligt talt kan den være den mest fascinerende af dem alle.
Hvad gør denne is så speciel?
Forestil dig en blok is i dit hoved. Har du det? Glem nu alt om det billede, for hcp-is ligner overhovedet ikke det, du forestillede dig.
Dette er det, man kalder superionisk is, og det er ærligt talt et af de mest sindbrydende stoffer, jeg nogensinde har læst om. Sådan fungerer det: I superionisk is låser oxygenatomerne sig fast i en stiv krystalstruktur — lidt som tremmerne i et bur. Men hydrogenatomerne? De er fri til at flyve rundt inde i buret som hyperaktive børn til en fødselsdagsfest.
Her bliver det virkelig interessant: De vandrende hydrogenatomer bærer en elektrisk ladning. Det betyder, at superionisk is ikke bare er en eksotisk nysgerrighed — det er faktisk en leder, ligesom en ledning der fører elektricitet.
Forskere havde teoretiseret om superionisk is i årtier, før de endelig skabte den i et laboratorium i 2019. Den første version, nu kaldet Is XVIII, har oxygen organiseret i det, man kalder en fladecentreret kubisk struktur (fcc). Tænk på det som at stable appelsiner i et supermarked — pænt og ordentligt.
Men den nye hcp-is, som Forestier og hans team opdagede? Det er en heksagonal arrangement, som er anderledes. Og den opstår, når man skubber betingelserne endnu længere — øger trykket til næsten 2 millioner gange Jordens atmosfæriske tryk ved havoverfladen, og varmer tingene op til temperaturer omkring 2.630 Kelvin (det er omkring 4.280 grader Fahrenheit — varmt nok til at smelte mange typer stål).
Hvordan fandt de overhovedet dette?
Jeg elsker at forestille mig opsætningen til dette eksperiment. Teamet ved Frankrigs Kommissionen for Atomenergi og Alternative Energier (CEA) indespærrede tiny små prøver af vand mellem to diamantspidser — som at klemme en dråbe mellem to af de hårdeste materialer på Jorden.
De brugte laserabsorberende diamantskiver og undersøgte prøverne med kraftige røntgenstråler ved en facilitet i Grenoble, Frankrig. Og så... skruede de bare op for varmen og trykket. Og observerede.
Ved lavere tryk så de den forventede fcc-superioniske is dannes. Men da de skubbede længere — vi taler tryk over 200 gigapascal — begyndte hcp-strukturen at overtage. Ved eksperimentets afslutning dominerede hcp-isen fuldstændigt, med de fcc-toppe næsten forsvundet.
Det er som at se en videnskabelig transformation i realtid, og ærligt talt? Det lyder som et af de sejeste eksperimenter overhovedet.
Hvorfor skal du bekymre dig om en fancy is-type?
Her bliver det virkelig spændende (i det mindste for rumnørder som mig): Denne opdagelse kan hjælpe med at forklare nogle mystiske ting om vores ydre solsystem.
Uranus og Neptun kaldes "is-giganterne", men forestil dig dem ikke som frosne planeter. Dybt inde i disse verdener eksisterer vand, ammoniak og metan som utroligt varme, tætte væsker — det som astronomer løst kalder "is" fordi de opfører sig ens under ekstreme forhold.
Da Voyager 2 fløj forbi disse planeter for årtier siden, målte den noget mærkeligt: deres magnetfelter var helt skæve. Jordens magnetfelt er ret godt justeret med vores planets rotationsakse. Men Uranus og Neptun? Deres magnetfelter er tippet i skøre vinkler og asymmetriske på måder, der ikke passer til det, vi ville forvente af deres interiører.
Forskere har længe mistænkt, at et tyndt lag af elektrisk ledende væske et sted i disse planeter genererer de skøre felter. Og superionisk is? Det ligner den primære mistænkte for det, der omgiver det lag.
Den nye hcp-is opdagelse er ekstra intrigerrende, fordi den ser ud til at dannes ved endnu dybere, mere ekstreme forhold end fcc-is. Det betyder, at dybt inde i disse is-giganter kan hcp-is være den dominerende form — hvilket fuldstændigt kan ændre, hvordan forskere modellerer interiørerne af disse fjerne verdener.
Som forskerne selv udtrykker det, kan denne opdagelse "have vigtige konsekvenser for stratificeringen og dynamikken i deres superioniske kerner."
Universet bliver bare ved med at blive mærkeligere
Jeg ved ikke, hvad du synes, men jeg finder noget dybt tilfredsstillende ved opdagelser som denne. Vi katalogiserer ikke længere bare universet — vi forstår dets nuancer, dets lag, dets skjulte kompleksiteter.
For et par årtier siden vidste vi ikke engang, at superionisk is eksisterede. Nu opdager vi, at der er forskellige varianter af den, og at disse varianter måske former adfærden hos hele planeter milliarder af kilometer væk.
Hver gang jeg læser om opdagelser som hcp-is, bliver jeg mindet om, at universet ikke bare er mærkeligere end vi forestiller os — det er sandsynligvis mærkeligere end vi kan forestille os. Og det er ret vidunderligt, ikke?
Næste gang du hælder dig selv et glas vand med almindelig gammel Is I, så tag et øjeblik til at værdsætte, at et sted derude kan vandet eksistere i former, der ville få din fryser til at ligne en ørken.
Kilde: https://www.popularmechanics.com/science/a73780491/new-ice-neptune