Buz Bile Sandığınız Kadar Sıradan Değilmiş

Söylemesi ayıp ama: ben yıllarca buzu sıkıcı buluyordum. Donmuş su, ne var bunda? Ama sonra bir gün bu konuya daldım ve gördüm ki sandığımın tamamen aksine, buz diye bir şey yok. Onlarca farklı buz var. Üstelik bilim insanları yeni keşfettikleri bir tanesiyle her şeyi alt üst ediyor.

Karşınızda: hekzagonal sıkı paketlenmiş buz. Kısaltması hcp buz.

Buz Değil de Buzlar Demek Gerek

Okulda öğretilen tek tip buz değil. Bildiğimiz ice cubes'taki kristal yapı "Buz I" olarak geçiyor — o altıgen şekilli olan. Ama sıcaklık ve basınç değiştiğinde su tamamen farklı kristal düzenlemeler oluşturabiliyor.

Bilim insanları şu ana kadar Buz I' den Buz XXII' ye kadar kataloglamışlar. Her biri gittikçe çılgınlaşan koşullarda oluşuyor. Deniz seviyesindeki basıncın milyonlarca katı, fırınları kıskandıracak sıcaklıklar söz konusu.

En yeni keşif ise hcp buz — bilim dünyası onaylarsa resmen Buz XXIII olacak. Ve bu, belki de hepsinin en ilginç olanı.

Bu Buz Neden Özel?

Elinde bir buz küpü hayal et. Tamam, şimdi o imajı unut. Çünkü hcp buz bununla alakası.

Bu "süperiyonik buz" kategorisinde. Aklınızı zorlayacak türden bir madde. Nasıl çalışıyor: süperiyonik buzda oksijen atomları katı bir kristal kafes oluşturuyor — bir nevi kafesin parmaklıkları gibi. Ama hidrojen atomları mı? Onlar o kafesin içinde serbestçe zıplıyor, doğum günü partisindeki çocuklar gibi.

İşin şaşırtıcı kısmı: bu gezinen hidrojen atomları elektrik yükü taşıyor. Yani süperiyonik buz sıradan bir merak konusu değil — iletken. Elektrik taşıyan bir tel gibi.

Bilim insanları onlarca yıldır süperiyonik buzun var olabileceğini düşünüyordu. Nihayet 2019'da laboratuvarda ürettiler. Bu ilk versiyon, şimdi Buz XVIII diye geçiyor, oksijen atomları "yüzey merkezli kübik" (fcc) düzende dizilmiş. Marketlerde portakal istiflemesi gibi düşün, düzenli.

Ama Forestier ve ekibinin bulduğu yeni hcp buz farklı. Burada düzenleme hekzagonal. Üstelik koşulları daha da zorlayınca ortaya çıkıyor: basınç deniz seviyesindeki atmosfer basıncının yaklaşık 2 milyon katı, sıcaklık 2.630 Kelvin (4.280 Fahrenheit derece — birçok çelik türünü eritecek kadar sıcak).

Bunu Nasıl Bulmuşlar?

Deneyi hayal etmesi zevkli. Fransa'daki Atom Enerjisi ve Alternatif Enerjiler Komisyonu'ndan (CEA) ekip, su örneklerini iki elmas uç arasına hapsetmiş. Dünyanın en sert iki malzemesi arasında bir damlacık sıkıştırmışlar gibi.

Lazer emen elmas katmanları ve Grenoble'daki tesiste güçlü X-ışını demetleri kullanmışlar. Sonra basınç ve sıcaklığı yükseltip izlemişler.

Düşük basınçlarda beklenen fcc süperiyonik buz oluşmuş. Ama 200 gigapascalı aşan basınçlara geldiklerinde, hcp yapısı baskın gelmeye başlamış. Deneyin sonunda hcp buz tamamen egemen olmuş, fcc pikleri neredeyse kaybolmuş.

Bir bilimsel dönüşümü gerçek zamanlı izlemek gibi — bu kadar heyecan verici bir deney az değil.

Neden Önemli?

İşte burası gerçekten heyecan verici kısım (uzay meraklısı olanlar için). Bu keşif, dış güneş sistemindeki gizemli şeyleri açıklamamıza yardımcı olabilir.

Uranüs ve Neptün "buz devleri" diye adlandırılıyor ama onları donmuş gezegenler olarak düşünmeyin. Bu dünyaların derinliklerinde su, amonyak ve metan inanılmaz sıcak, yoğun akışkanlar halinde bulunuyor — astronomlar aşırı koşullarda benzer davrandıkları için "buz" diye kategorize ediyorlar.

Voyager 2 bu gezegenlerin yanından onlarca yıl önce geçtiğinde tuhaf bir şey ölçtü: manyetik alanları allak bullak. Dünya'nın manyetik alanı dönme ekseniyle oldukça uyumlu. Ama Uranüs ve Neptün'ün manyetik alanları çılgın açılarla eğik ve iç yapılarıyla uyumlu değil.

Bilim insanları uzun zamandır bu gezegenlerde bir yerde, ince bir elektrik iletken akışkan katmanının bu tuhaf alanları oluşturduğundan şüpheleniyor. Ve süperiyonik buz? En güçlü aday o.

Yeni hcp buz keşfi özellikle ilginç çünkü fcc buzdakinden bile daha derin, daha aşırı koşullarda oluşuyor. Yani bu buz devlerinin içinde hcp buz baskın form olabilir — bu, bilim insanlarının bu uzak dünyaların iç yapısını modelleme biçimini tamamen değiştirebilir.

Araştırmacıların kendi deyişiyle, bu keşif "süperiyonik manto katmanlaması ve dinamikleri için önemli sonuçlar doğurabilir."

Evren Hiç Bitmeyen Bir Sürpriz

Beni böyle keşifler derinden tatmin ediyor. Evreni sadece kataloglamıyoruz artık — inceliklerini, katmanlarını, gizli karmaşıklıklarını anlıyoruz.

Birkaç on yıl önce süperiyonik buzun varlığından haberdar değildik. Şimdi farklı çeşitleri olduğunu keşfediyoruz ve bu çeşitler milyarlarca kilometre ötedeki gezegenlerin davranışını şekillendiriyor olabilir.

Hcp buz gibi keşifleri okuduğumda aklıma hep şu geliyor: evren hayal ettiğimizden tuhaf değil sadece — muhtemelen hayal edebileceğimizden bile tuhaf. Ve bu, oldukça harika bir şey değil mi?

Bir dahaki sefere normal Buz I ile bir bardak su doldurduğunuzda, şu gerçeği düşünün: orada, bir yerde, buz dolabınız çölde kalmış gibi gösteren formlarda su olabilir.