Is superionisk is den nye isdrakten vi alle trengte?

Okay, jeg må innrømme noe: jeg pleide å synes is var kjedelig. Frosset vann? Så spennende. Men de siste ukene har jeg falt ned i et kaninhull av isforskning, og wow — alt jeg trodde jeg visste var feil. Det finnes ikke bare ÉN type is. Det finnes TUSENVIS. Og nå har forskerne oppdaget en ny en som er så ekstrem at den trodser fantasien.

La meg introdusere deg for heksagonal tettpakket is, eller hcp-is. (Ja, navngivningen kunne trengt litt arbeid.)

Vent, finnes det ulike typer is?

Her er det merkelige ingen forteller deg på skolen: når forskere snakker om is, tenker de vanligvis på den gode gamle "Is I" — de heksagonale krystallene som utgjør isbitene i drinken din. Men under ulike forhold med temperatur og trykk, kan vann ordne seg i krystallstrukturer som ser helt annerledes ut.

Forskere har nå katalogisert is helt fra Is I til Is XXII, og hver eneste en dannes under stadig mer sinnsyke forhold. Vi snakker trykk millioner av ganger høyere enn det du kjenner på stranden, og temperaturer som ville fått ovnen din til å blekne.

Den nyeste i rekken? Hcp-is, som kanskje offisielt blir Is XXIII hvis det vitenskapelige miljøet gir tommelen opp. Og ærlig talt, denne kan være den mest fascinerende av alle.

Hva gjør denne isen så spesiell?

Se for deg en isblokk foran deg. Klar? Glem nå alt du forestilte deg, for hcp-is er ingenting som det du ser for deg.

Dette kalles superionisk is, og det er ærlig talt et av de mest hodeløse stoffene jeg noensinne har lest om. Slik fungerer det: i superionisk is låser oksygenatomene seg fast i en stiv krystallstruktur — litt som stengene i et bur. Men hydrogenatomene? De får fly fritt rundt inne i det buret som hyperaktive barn på bursdag.

Her blir det virkelig interessant: disse vandrende hydrogenatomene bærer elektrisk ladning. Det betyr at superionisk is ikke bare er en eksotisk kuriositet — det er faktisk en leder, som en ledning som frakter elektrisitet.

Forskere hadde teoretisert at superionisk is eksisterte i flere tiår før de endelig laget den i et lab i 2019. Den første versjonen, nå kalt Is XVIII, har oksygen ordnet i det som kalles en flatesentrert kubisk (fcc) mønster. Tenk på det som å stable appelsiner i en dagligvarehandel — pent og ryddig.

Men den nye hcp-isen som Forestier og teamet hans oppdaget? Det er en heksagonal ordning, som er annerledes. Og den dukker opp når du dytter forholdene enda lenger, og øker trykket til nesten 2 millioner ganger jordens atmosfæretrykk ved havoverflaten, og varmer ting opp til temperaturer rundt 2 630 Kelvin (det er omtrent 4 280 grader Fahrenheit — varmt nok til å smelte mange typer stål).

Hvordan fant de denne i det hele tatt?

Jeg elsker å forestille meg oppsettet for dette eksperimentet. Teamet ved Frankrikes atomenergikommisjon (CEA) fanget bitte små vannprøver mellom to diamanttupper — som å klemme en dråpe mellom to av de hardeste materialene på jorden.

De brukte laserabsorberende diamantsjikt og undersøkte prøvene med kraftige røntgenstråler ved et anlegg i Grenoble, Frankrike. Deretter skrudde de bare... opp varmen og trykket. Og så på.

Ved lavere trykk så de den forventede fcc-superioniske isen danne seg. Men etter hvert som de dyttet videre — vi snakker trykk over 200 gigapascal — begynte hcp-strukturen å overta. Ved slutten av eksperimentet dominerte hcp-isen fullstendig, med fcc-toppene nesten forsvunnet.

Det er som å se en vitenskapelig forvandling i sanntid, og ærlig talt? Det høres ut som et av de kuleste eksperimentene tenkelig.

Hvorfor bør du bry deg om en fancy istype?

Her blir det virkelig spennende (i alle fall for romnerder som meg): denne oppdagelsen kan hjelpe oss å forklare noen mystiske ting om det ytre solsystemet vårt.

Uranus og Neptun kalles "iske-kjempene," men bildefrekk dem ikke som frosne planeter. Dypt inne i disse verdene eksisterer vann, ammoniakk og metan som utrolig varme, tette væsker — det astronomer litt løst slår sammen som "iske" fordi de oppfører seg likt under ekstreme forhold.

Da Voyager 2 fløy forbi disse planetene for tiår siden, målte den noe rart: magnetfeltene deres er helt på jordet. Jordas magnetfelt er ganske godt justert med planetens rotasjonsakse. Men Uranus og Neptun? Magnetfeltene deres er vippet i sinnsyke vinkler og asymmetriske på måter som ikke stemmer overens med hva vi ville forventet fra innmaten deres.

Forskere har lenge mistenkt at et tynt lag med elektrisk ledende væske et sted inne i disse planetene genererer de merkelige feltene. Og superionisk is? Den ser ut til å være hovedmistenkte for hva som omgir det laget.

Den nye hcp-is-oppdagelsen er spesielt spennende fordi den ser ut til å dannes ved enda dypere, mer ekstreme forhold enn fcc-is. Det betyr at dypt inne i disse iskjempeplanetene, kan hcp-is være den dominerende formen — noe som kan fullstendig endre hvordan forskere modellerer innmaten til disse fjerne verden.

Som forskerne selv sier det, kan denne oppdagelsen "ha viktige implikasjoner for stratifiseringen og dynamikken til de superioniske mantlene deres."

Universet blir bare rarere

Jeg vet ikke med deg, men jeg synes noe dypt tilfredsstillende ved oppdagelser som dette. Vi katalogiserer ikke lenger universet — vi forstår nyansene, lagene, de skjulte kompleksitetene.

For noen tiår siden visste vi ikke engang at superionisk is eksisterte. Nå oppdager vi at det finnes ulike varianter av den, og at disse variantene kan forme oppførselen til hele planeter milliarder av kilometer unna.

Hver gang jeg leser om oppdagelser som hcp-is, blir jeg minnet om at universet ikke bare er rarere enn vi forestiller oss — det er sannsynligvis rarere enn vi kan forestille oss. Og det er ganske fantastisk, ikke sant?

Neste gang du skjenker deg et glass vann med vanlig gammel Is I, ta deg et øyeblikk til å sette pris på at et sted der ute kan vann eksistere i former som ville fått fryseren din til å se ut som en ørken.

Kilde: https://www.popularmechanics.com/science/a73780491/new-ice-neptune