Aynı anda hem sıvı hem de katı olan yeni su formu keşfedildi

Aynı anda hem katı hem sıvı
Yorumlar

İlk olarak 1988 yılında varlığı ile ilgili tahminlerin ortaya atıldığı, suyun hem sıvı hem de katı haline ait davranışlar sergileyen süper iyonik buzun varlığı ilk kez kanıtlandı. On yıllardır üzerinde çalışmaların yapıldığı süper iyonik buzun Uranüs ve Neptün gibi gezegenlerin mantosunda yer aldığı düşünülüyordu. ABD'nin Kaliforniya eyaletinde bulunan Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı(LLNL)'ndaki araştırmacılar laboratuvar ortamında ilk kez iyonik buzu oluştururken gezegenlere yönelik önemli tahminlerde de bulundu.

Aynı anda hem katı hem sıvı

Normal su molekülleri iki adet hidrojen atomu ve bir oksijen atomunun V-şeklinde birbirine bağlanmasıyla oluşur ve moleküller arası zayıf bağlar su soğudukça daha belirgin hale gelir. Süper iyonik buzun yapısında ise iyonlar, pozitif veya negatif yükler taşıyan atomlar, bulunuyor. Oksijen ve hidrojen iyonlarının yer aldığı yapıda oksijen iyonlarından oluşmuş katı bir kristal içinde hidrojen iyonlarının akışı gözlemleniyor. Böylece süper iyonik buz aynı anda hem sıvı hem de katı formunu korumuş oluyor.

Süper iyonik buzun bu yapısının tuhaf olduğunu vurgulayan LLNL'den Dr. Marius Millot, ''Süper iyonik buz ilk olarak 30 yıl önce tahmin edilmiş olsa da bugüne kadar böyle bir şeyin gerçekten var olduğunu bilmiyorduk.'' dedi. İki yıl boyunca süper iyonik buzla ilgili deneyler yaptıkları buna ek olarak iki yıl da deney sonuçlarını analiz ettiklerini belirten Millot, süper iyonik buzun davranışlarını artık sadece simülasyonlarda değil gerçek görüntülerle de inceleyebildiklerini belirtti.

Oluşumu için yüksek sıcaklık ve basıncın gerektiği süper iyonik buzu, araştırmacılar laboratuvarda 10-20 nanosaniye içinde gerçekleşen deneylerle oluşturmayı başardı. İlk olarak buz parçasını iki elmas tabakasının arasına yerleştiren araştırmacılar buzun sıcaklığını artırmak ve basınç uygulamak için buza lazer ışınları gönderdi. Bu işlemin sonucunda buzun sıcaklığı yaklaşık 4500 dereceye ulaşırken atmosferik basıncın 1.9 milyon katı kadar basınç da buza uygulanır hale geldi. Ulaştığı yüksek sıcaklığa rağmen erimeden katı formunu da koruyan süper iyonik buzun ayrıca kristal yapının içinde akan hidrojen iyonları aracılığıyla elektriği iletebildiği tespit edildi.

Tabi araştırma sonucunda oluşturulan süper iyonik buz doğal yapısıyla gezegenimizde bulunmuyor ancak oluşturulan süper iyonik buz 80'li yıllardaki uzay araştırmaları ile elde edilen bulguları doğruluyor. Yaklaşık 30 yıl önce iki Voyager uzay aracı Neptün ve Uranüs'ü incelerken bu gezegenlerdeki manyetik alan geometrisinin Dünya'dan farklı olduğu tespit edilmişti. Daha sonra yapılan çalışmalarla süper iyonik buzun varlığı öngörülünce bu gezegenlerin mantosunda yüksek sıcaklık ve basınç nedeniyle süper iyonik buz katmanının oluştuğu ileri sürülmüştü.

LLNL'deki araştırmacılar da süper iyonik buzun metallerin aksine elektriği elektronların hareketi ile değil, hidrojen iyonunun hareketi ile ilettiğini belirterek söz konusu manyetik alan geometrisindeki farklılığın elektriğin iletimindeki farklılıktan kaynaklıyor olabileceğini belirtiyor.