A víz a különböző égitesteken uralkodó rendkívüli nyomás és hő hatására bizarr módon kezd viselkedni. A szuperionos jeget, a víz egy furcsa formáját, ahol az oxigénatomok egy szilárd köbös rácsba záródnak, miközben az ionizált hidrogénatomok szabadon áramlanak, mint az elektronok a fémekben, először öt évvel ezelőtt hozták létre laboratóriumi kísérletekben.

A közelmúltban a kutatók azonban felfedezték ezen szuperionos jég új fázisát, az Ice XIX-t. Ami ennek kapcsán igazán fontos, az a jobb vezetőképesség. Ez ugyanis magyarázhatja az olyan égitestek, mint az Uránusz és a Neptunusz különös mágneses mezőjét.

Forró, fekete és nehéz jég, amely ráadásul egyszerre szilárd és folyékony – bizarrul hangzik, ám valószínűleg a vízben gazdag gázóriásokban, az Uránuszban és a Neptunuszban épp ilyen jég képződik. Öt évvel ezelőtt laboratóriumi kísérletekben már sikerült is létrehozni ezt az egzotikus jeget, amelyet szuperionos jégnek neveznek; négy évvel ezelőtt pedig megerősítették létezését és kristályos szerkezetét. Aztán tavaly az Egyesült Államok több egyetemének és a kaliforniai Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) együttműködésének a keretében felfedezték a szuperionos jég új fázisát – írja a Science Alert.

Kémia órákon úgy tanultuk, hogy a víz egy nagyon egyszerű, könyök alakú molekula, amely egy oxigénatomból áll, amely két hidrogénhez kapcsolódik, és amelyek rögzített helyzetbe kerülnek, amikor a víz megfagy. A szuperionikus jég azonban nem ilyen, és bár számunkra egzotikum, mégis az Univerzum legelterjedtebb vízformái közé tartozik, amely feltételezhetően nemcsak az Uránusz és a Neptunusz belsejében található meg, hanem a hasonló exobolygókéban is. Ezeknek a bolygóknak a nyomása a Föld atmoszférájának kétmilliószorosa, a belsejük pedig olyan forró, mint a Nap felszíne – ebben a környezetben pedig a víz is rendkívül fura lesz.

A szuperionos jég a hagyományos jégtől eltérően ionizált hidrogénatomokat tartalmaz, amelyek oxigénatomok szilárd rácsán áramlanak át, így egyedülálló vezető tulajdonságokkal és magas olvadásponttal rendelkezik.

A Stanford Egyetem fizikusai és a Stanford Linear Accelerator Center laboratóriuma által végzett közelmúltbeli tanulmányban a kutatók erős lézereket használtak a jégóriások belsejéhez hasonló, fentebb említett extrém nyomás- és hőmérsékleti feltételek létrehozására. Ez a kísérlet a már ismert szuperionos jég új fázisának kialakulásához vezetett, az Ice XIX-hez, amely testközpontú köbös szerkezettel és nagyobb vezetőképességgel rendelkezik, mint elődje, az Ice XVIII. Nem mellesleg ez épp egy tizessel több, mint az az Ice IX, amely szuperjég néven szerepel  Kurt Vonnegut Macskabölcső című regényében -- vagyis a könyv 1963-as publikáláshoz képest immár ennyivel több jégfázist (pontosabban szilárd kristályos vízfázist, melyek közül a jég az egyik) ismerünk.

A vezetőképesség azért különösen fontos, mert a mozgó töltött részecskék mágneses teret alakítanak ki, és ez az alapja a dinamóelméletnek, amely leírja, hogy a kavargó vezető folyadékok, például a Föld köpenyében vagy egy másik égitest belsejében miként hoznak létre mágneses mezőket. Ha pedig egy Neptunusz-szerű jégóriás belsejében több lenne a pépes állagú szilárd anyag, mint a kavargó folyadék, akkor megváltozna a keletkező mágneses mező is.

Tehát ennek a felfedezésnek a jelentősége abban rejlik, hogy az olyan bolygók, mint például az Uránusz és a Neptunusz mágneses mezőit megérthessük. A szuperionos jég, különösen az Ice XIX, fokozott vezetőképessége arra utal ugyanis, hogy az ilyen típusú jégréteggel rendelkező bolygók többpólusú mágneses mezőket mutathatnak, ami megmagyarázza az Uránuszban és a Neptunuszban megfigyelt szokatlan mágneses tereket.

Mindezzel pedig akár egy közel 50 éves rejtély zárulhatna le, hiszen a NASA Voyager II szondája 1977-ben mérte meg először ezen két jégóriás különös mágneses mezőjét.

(A cikkhez használt kép illusztráció, forrása: Pixabay/Pexels)