Το παγάκι σου είναι βαρετό; Ξανασκέψου το

Ωραία, θα το παραδεχτώ: κάποτε θεωρούσα τον πάγο βαρετό. Παγωμένο νερό; Επαναστατικό (το pun ήταν εσκεμμένο). Μα τελευταία έπεσα σε μια τρύπα από έρευνες για τον πάγο, και ωχ — όλα όσα νόμιζα ότι ήξερα ήταν λάθος. Δεν υπάρχει ΜΟΝΟ ΕΝΑ είδος πάγου. Υπάρχουν ΔΕΚΑΔΕΣ. Και τώρα, οι επιστήμονες ανακάλυψαν άλλο ένα τόσο ακραίο που ξεπερνάει τη φαντασία.

Άσε με να σε γνωρίσω τον εξαγωνικά συμπαγή παραταγμένο πάγο, ή hcp ice για τους φίλους του. (Ναι, η ονομασία χρειάζεται δουλειά.)

Περίμενε, Υπάρχουν Διαφορετικά Είδη Πάγου;

Αυτό είναι το τρελό πράγμα που δεν σου λένε στο σχολείο: όταν οι επιστήμονες μιλάνε για πάγο, συνήθως σκέφτονται τον παλιό καλό "Πάγο Ι" — τους εξαγωνικούς κρυστάλλους που φτιάχνουν τα παγάκια στο ποτό σου. Αλλά κάτω από διαφορετικές συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης, το νερό μπορεί να διαταχθεί σε κρυσταλλικές δομές που μοιάζουν εντελώς διαφορετικές.

Οι επιστήμονες έχουν καταγράψει πάγο από τον Πάγο Ι μέχρι τον Πάγο XXII, και κάθε ένας σχηματίζεται κάτω από ολοένα πιο τρελές συνθήκες. Μιλάμε για πιέσεις εκατομμύρια φορές μεγαλύτερες από αυτές που νιώθεις στην παραλία, και θερμοκρασίες που θα ζήλευε ακόμα και ο φούρνος σου.

Ο νεότερος της παρέας; Ο hcp πάγος, που ίσως γίνει επίσημα Πάγος XXIII αν η επιστημονική κοινότητα δώσει το ok. Και ειλικρινά, αυτός ίσως είναι ο πιο συναρπαστικός απ' όλους.

Τι Κάνει Αυτόν τον Πάγο Τόσο Ξεχωριστό;

Φαντάσου ένα κομμάτι πάγου στο μυαλό σου. Το έπιασες; Τώρα ξέχνα ό,τι έβλεπες, γιατί ο hcp πάγος δεν έχει καμία σχέση με αυτό που φαντάζεσαι.

Αυτός λέγεται υπεριονικός πάγος, και είναι ειλικρινά μια από τις πιο παράξενες ουσίες που έχω διαβάσει. Δες πώς δουλεύει: στον υπεριονικό πάγο, τα άτομα οξυγόνου κλειδώνονται σε μια άκαμπτη κρυσταλλική δομή — κάτι σαν τις μπάρες ενός κλουβιού. Αλλά τα άτομα υδρογόνου; Είναι ελεύθερα να κινούνται μέσα σε αυτό το κλουβί σαν υπερκινητικά παιδιά σε πάρτυ γενεθλίων.

Εδώ γίνεται το ενδιαφέρον: αυτά τα περιπλανώμενα άτομα υδρογόνου μεταφέρουν ηλεκτρικό φορτίο. Αυτό σημαίνει ότι ο υπεριονικός πάγος δεν είναι απλά κάποιο εξωτικό περίεργο — είναι στην πραγματικότητα αγωγός, όπως ένα καλώδιο που μεταφέρει ρεύμα.

Οι επιστήμονες είχαν θεωρήσει ότι ο υπεριονικός πάγος υπάρχει εδώ και δεκαετίες, πριν τελικά τον δημιουργήσουν σε εργαστήριο το 2019. Εκείνη η πρώτη εκδοχή, που τώρα ονομάζεται Πάγος XVIII, έχει οξυγόνο διατεταγμένο σε αυτό που λέγεται κυβική δομή επικεντρωμένης επιφάνειας (fcc). Φαντάσου το σαν να τοποθετείς πορτοκάλια στο σούπερ μάρκετ — ωραία και τακτικά.

Αλλά ο νέος hcp πάγος που ανακάλυψαν ο Forestier και η ομάδα του; Είναι εξαγωνική διάταξη, που είναι διαφορετική. Και εμφανίζεται όταν πιέζεις τις συνθήκες ακόμα περισσότερο, ανεβάζοντας την πίεση σχεδόν στα 2 εκατομμύρια φορές την ατμοσφαιρική πίεση της Γης στην επιφάνεια της θάλασσας, και ζεσταίνοντάς το σε θερμοκρασίες γύρω στους 2.630 Kelvin (δηλαδή περίπου 4.280°F — αρκετά ζεστό για να λιώσει πολλά είδη χάλυβα).

Πώς το Βρήκαν Καθόλου;

Λατρεύω να φαντάζομαι την τοποθέτηση αυτού του πειράματος. Η ομάδα στη Γαλλική Επιτροπή Ατομικής Ενέργειας και Εναλλακτικών Πηγών Ενέργειας (CEA) παγίδευσε μικροσκοπικά δείγματα νερού ανάμεσα σε δύο αιχμές διαμαντιού — σαν να σφίγγεις μια σταγόνα ανάμεσα στα δύο πιο σκληρά υλικά της Γης.

Χρησιμοποίησαν στρώματα διαμαντιού που απορροφούν λέιζερ και εξέτασαν τα δείγματα με ισχυρές ακτίνες Χ σε εγκατάσταση στη Γκρενόμπλ της Γαλλίας. Μετά απλά... ανέβασαν τη θερμοκρασία και την πίεση. Και παρακολούθησαν.

Σε χαμηλότερες πιέσεις, είδαν τον αναμενόμενο fcc υπεριονικό πάγο να σχηματίζεται. Αλλά καθώς πίεζαν περισσότερο — μιλάμε για πιέσεις που ξεπερνούσαν τα 200 gigapascals — η hcp δομή άρχισε να κυριαρχεί. Στο τέλος του πειράματος, ο hcp πάγος είχε πάρει τον έλεγχο τελείως, με εκείνα τα fcc peaks να έχουν σχεδόν εξαφανιστεί.

Είναι σαν να παρακολουθείς έναν επιστημονικό μετασχηματισμό σε πραγματικό χρόνο, και ειλικρινά; Αυτό ακούγεται σαν ένα από τα πιο cool πειράματα ever.

Γιατί να Σε Νοιάζει ένα Τύπος Πάγου;

Εδώ γίνεται πραγματικά συναρπαστικό (τουλάχιστον για τους διαστημικούς φανατικούς όπως εγώ): αυτή η ανακάλυψη ίσως βοηθήσει να εξηγήσουμε κάποια μυστηριώδη πράγματα για το εξωτερικό ηλιακό σύστημα.

Ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας ονομάζονται "παγετώνες γίγαντες", αλλά μη τους φαντάζεσαι ως παγωμένους πλανήτες. Βαθιά μέσα σε αυτούς τους κόσμους, νερό, αμμωνία και μεθάνιο υπάρχουν ως απίστευτα καυτά, πυκνά υγρά — αυτό που οι αστρονόμοι χαλαρά ονομάζουν "πάγους" επειδή συμπεριφέρονται παρόμοια κάτω από ακραίες συνθήκες.

Όταν το Voyager 2 πέρασε από αυτούς τους πλανήτες δεκαετίες πριν, μέτρησε κάτι περίεργο: τα μαγνητικά τους πεδία είναι εντελώς χαοτικά. Το μαγνητικό πεδίο της Γης είναι αρκετά ευθυγραμμισμένο με τον άξονα περιστροφής του πλανήτη μας. Αλλά ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας; Τα μαγνητικά τους πεδία είναι κεκλιμένα σε τρελές γωνίες και ασύμμετρα με τρόπους που δεν ταιριάζουν με αυτό που περιμένουμε από τα εσωτερικά τους.

Οι επιστήμονες υποψιάζονται εδώ και καιρό ότι ένα λεπτό στρώμα ηλεκτρικά αγώγιμου υγρού κάπου μέσα σε αυτούς τους πλανήτες δημιουργεί αυτά τα περίεργα πεδία. Και ο υπεριονικός πάγος; Φαίνεται ως ο κύριος ύποπτος για το τι περιβάλλει αυτό το στρώμα.

Η νέα ανακάλυψη hcp πάγου είναι ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα επειδή φαίνεται να σχηματίζεται σε ακόμα πιο βαθιές, πιο ακραίες συνθήκες από τον fcc πάγο. Αυτό σημαίνει ότι βαθιά μέσα σε αυτούς τους παγετώνες γίγαντες, ο hcp πάγος ίσως είναι η κυρίαρχη μορφή — κάτι που θα μπορούσε να αλλάξει εντελώς τον τρόπο που οι επιστήμονες μοντελοποιούν τα εσωτερικά αυτών των μακρινών κόσμων.

Όπως το θέτουν οι ίδιοι οι ερευνητές, αυτή η ανακάλυψη "θα μπορούσε να έχει σημαντικές επιπτώσεις για τη στρωμάτωση και τη δυναμική των υπεριονικών μανδυών τους."

Το Σύμπαν Συνεχίζει να Γίνεται Πιο Περίεργο

Δεν ξέρω για σένα, αλλά εγώ βρίσκω κάτι βαθιά ικανοποιητικό σε ανακαλύψεις σαν κι αυτή. Δεν καταγράφουμε πια απλά το σύμπαν — το κατανοούμε στις αποχρώσεις του, στα στρώματά του, στις κρυμμένες πολυπλοκότητές του.

Πριν από λίγες δεκαετίες, δεν ξέραμε καν ότι υπάρχει υπεριονικός πάγος. Τώρα ανακαλύπτουμε ότι υπάρχουν διαφορετικές ποικιλίες του, και ότι αυτές οι ποικιλίες ίσως διαμορφώνουν τη συμπεριφορά ολόκληρων πλανητών δισεκατομμύρια μίλια μακριά.

Κάθε φορά που διαβάζω για ανακαλύψεις σαν τον hcp πάγο, μου έρχεται στο μυαλό ότι το σύμπαν δεν είναι απλά πιο περίεργο από ό,τι φανταζόμαστε — είναι πιθανώς πιο περίεργο από ό,τι μπορούμε να φανταστούμε. Και αυτό είναι αρκετά υπέροχο, δεν είναι;

Την επόμενη φορά που θα σερβίρεις τον εαυτό σου ένα ποτήρι νερό με κοινό παλιό Πάγο Ι, αφιέρωσε μια στιγμή να εκτιμήσεις ότι κάπου εκεί έξω, το νερό ίσως υπάρχει σε μορφές που θα έκαναν την κατάψυξή σου να μοιάζει με έρημο.

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