- Darius Verbickas, Technologijos.lt
- Teksto dydis:
- Spausdinti
Mokslininkams prisireikė galingiausių lazerių planetoje, tačiau jiems pavyko tai padaryti. Įrodyta, kad egzistuoja karštas ledas, kuris gali išlikti kietos būsenos net esant tūkstančių laipsnių karščiui.
Ši keista ledo forma yra įmanoma dėl milžiniško slėgio, o eksperimento rezultatai gali atskleisti milžiniškų ledo planetų, tokių kaip Uranas ir Neptūnas, vidaus struktūrą.
Ką mokslininkai pasiekė?
Žemės paviršiuje vandens virimo ir užšalimo taškai mažai varijuoja ir paprastai vanduo užverda, kai yra labai karšta, o užšąla, kai labai šalta. Tačiau abiejų šių būsenų temperatūriniai taškai keičiasi, kintant slėgiui. Štai kodėl esant kalnuose, vandens virimo temperatūra yra mažesnė.
Atvirame kosmose vanduo negali egzistuoti skystoje būsenoje. Net esant -270 laipsnių pagal Celsijų temperatūrai – vidutinei Visatos temperatūrai – vanduo nespėja desublimuotis į ledo kristalus, o iškart užverda ir išgaruoja.
Tačiau teoriškai priimta manyti, kad labai aukšto slėgio aplinkoje vanduo pradeda krėsti kvailystes ir jis sukietėja net esant labai aukštai temperatūrai.
Lawrence’o Livermore’o nacionalinės laboratorijos mokslininkai sugebėjo pirmą kartą pastebėti tokią vandens savybę ir ją aprašė praėjusiais metais pasirodžiusiame tyrime.
Mokslininkai sugebėjo sukurti labai keistą ledo tipą „Ice VII“, kuris gali formuotis 1610 km/h greičiu. Tam prireikė 3 gigapaskalių slėgio – 30 000 kartų didesnio, palyginus su Žemės atmosferos slėgiu – ir lazerių. Susidaręs ledas buvo laidus ne elektronams, bet jonams. Todėl šis ledas dar vadinamas „superjoniniu ledu“.
Dabar motociklininkai patvirtino, jog toliau vykdė eksperimentus ir sukurtą naują ledo formą jau vadina „Ice XVIII“.
Ankstesniame eksperimente tyrėjų komanda galėjo tik stebėti bendras medžiagos savybes, pavyzdžiui: energiją ir temperatūrą, tačiau smulkesnės vidinės detalės išliko nežinomos. Tad mokslininkai sukūrė naują eksperimento metodą ir panaudojo lazerinius impulsus bei rentgeno spindulius, kad atskleistų ledo kristalinės struktūros paslaptis.
„Mes norėjome nustatyti superjoninio vandens atominę struktūrą“, – sakė LLNL fizikė Federica Coppari. „Tačiau atsižvelgiant į ekstremalias sąlygas, kuriomis prognozuota, kad ši silpna materijos būsena bus stabili, vandens suslėgimas, kai tuo pačiu metu yra toks didelis slėgis bei temperatūra, ir dar siekis tuo pačiu metu fotografuoti atomo struktūrą, tai buvo labai sudėtinga užduotis, kuriai reikalingas naujoviškas eksperimento būdas.“
Štai kaip vyko eksperimentas
Tarp dviejų „deimantinių priekalų“ padedamas plonas vandens sluoksnis. Tada naudojami šeši milžiniški lazeriai, kurie sukuria seriją bangų impulsų. Palaipsniui didinamas intensyvumas ir taip vanduo suspaudžiamas esant 100-400 gigapaskalių slėgiui arba 1-4 milijonus kartų didesniam nei Žemės atmosferos slėgiui.
Tuo pačiu metu lazeriai keli temperatūrą nuo 1650 iki 2760 laipsnių pagal Celsijų (Saulės paviršiaus temperatūra yra apie 5505 laipsnius Celsijaus aut. past.).
Eksperimentas buvo suprojektuotas taip, kad suslėgtas vanduo užšaltų, tačiau kadangi stabilios slėgio ir temperatūros sąlygos gali būti išlaikytos tik sekundės dalį, fizikai nebuvo tikri, jog kristalai susidarys ir augs.
Todėl fizikai panaudojo lazerius, kurie „padarė 16 papildomų impulsų, susprogdino nedidelį geležies folijos gabalėlį ir taip sukūrė plazmos bangą, kuri preciziškai tiksliu laiku sugeneravo rentgeno spindulių blyksnį“. Dėl difrakcijos šie spinduliai mokslininkams leido iš vidaus pamatyti kristalų struktūrą ir mokslininkai įsitikino, jog suspaustas vanduo iš tiesų buvo užšalęs ir stabilus.
„Išmatuoti rentgeno spindulių difrakcijos rezultatai parodė, kad dėka šio metodo mes galime eksperimento metu stebėti tai kas vyksta nanosekundžių laiko intervale“, – sakė Coparri.
Šie rentgeno spinduliai mokslininkams atskleidė niekada anksčiau nematytą struktūrą – „kubo formos kristalus su deguonies atomais kiekviename kampe ir kiekvienos kraštinės centre.“
„Įrodymas, kad egzistuoja deguonies kristalinės gardelės, suteikia mums paskutinę dėlionės dalį dėl superjoninio vandens ledo“, – sakė LLNL fizikas Marius Millot’as. „Tai taip pat suteikia papildomų įrodymų dėl pernai mūsų surinktų duomenų apie superjoninį ledą.“
Ir kokia šių tyrimų nauda?
Tyrėjų rezultatai suteikia užuominų, kaip tokie ledo milžinai, kaip Neptūnas ir Uranas, gali turėti tokius keistus magnetinius laukus, kurie pasvirę itin keistais kampas, o ekvatorius nekerta planetų centro.
Anksčiau buvo manoma, kad šiose planetose vietoje mantijos egzistavo skystas vandens jonų ir amoniako vandenynas. Tačiau tyrimai parodė, kad šios planetos gali turėti tvirtą mantiją, panašią į Žemės, bet pagamintą iš superjoninio ledo, o ne karštos uolienos. Kadangi superjoninis ledas yra labai laidus, tai gali paveikti planetų magnetinius laukus.
„Kadangi ledas Urano ir Neptūno planetose esančiose sąlygose turi kristalinę gardelę, mes manome, kad superjoninis ledas neturėtų tekėti lyg skystis, kaip kad pavyzdžiui Žemės turima skystos geležies šerdis. Atvirkščiai. Greičiausiai geriausia tai įsivaizduoti, jog superjoninis ledas juda panašiai, kaip Žemės mantija, kuri yra iš tvirtų kietų uolienų, kurios juda ir sukelia didelio masto kovekcinius judesius per geologiškai labai ilgus laiko tarpus“, – sakė Millot’as.
Jis dar pridūrė, kad šis atradimas „gali smarkiai paveikti mūsų supratimą apie daugybės mūsų pusbrolių, milžiniškų ledinių planetų, vidinę struktūrą bei jų evoliuciją“.
SUSIJĘ STRAIPSNIAI
-
Robotikos čempionate varžytis su rusais atsisakiusiems kauniečiams – miesto apdovanojimai28
Kauno jėzuitų gimnazijos robotikos komanda „LitBot“, pademonstravusi vertybinį požiūrį Italijoje vykusiame „FIRST Tech Challenge“ Europos čempionate ir atsisakiusi varžytis su rusais, sulaukė savo gimtojo miesto įvertinimo. Ka...
-
Parduotuvėse – atspausdinti patiekalai: ateityje tokio maisto atsiras vis daugiau30
Lietuvoje viename didžiųjų prekybos centrų jau galima įsigyti to, ką dauguma iš mūsų regėjome tik televizoriaus ekrane, – 3D spausdintuvu atspausdinto maisto. Šįkart konkrečiai lašišos. ...
-
CERN Baltijos šalių grupės vadove paskirta KTU mokslininkė B. Abakevičienė
Europos branduolinių mokslinių tyrimų organizacijoje (CERN) įvykusiame kasmetiniame CERN Baltijos šalių grupės susitikime jo vadove vienbalsiai išrinkta Kauno technologijos universiteto (KTU) docentė, vyresnioji mokslo darbuotoja Brigita A...
-
Medicina tobulėja: melanomą atpažins ir per nuotrauką1
Medikams pastebint, kad odos ligų ir alergijų daugėja, mokslininkai sugalvojo, kaip užkirsti tam kelią taikant ankstyvą diagnostiką. ...
-
Rusų erdvėlaivis „Sojuz“ prisijungė prie TKS
Rusų erdvėlaivis „Sojuz MS-25“ pirmadienį sėkmingai prisijungė prie Tarptautinės kosminės stoties (TKS), praėjus keturioms dienoms po to, kai jo startas buvo atidėtas dėl techninės problemos, pranešė Rusijos kosmoso agentūra &bd...
-
Ėmėsi misijos veisti koralus laboratorijoje: ar tai išgelbės nuo išnykimo?
Ką turi bendro koralai prie Maldyvų, Indijos vandenyne, ir ūkanota Jungtinė Karalystė? Britų mokslininkai, užsidarę laboratorijose, pradėjo novatorišką veisimo programą – bandys išsaugoti koralus. Augins naujus vietoje tų, kurie...
-
Ispanijoje sustabdyta „Telegram“ veikla2
Vienas Ispanijos teisėjas nurodė sustabdyti internetinių pranešimų siuntimo paslaugą „Telegram“. Teisėjas nagrinėja transliuotojų iškeltą bylą dėl intelektinės nuosavybės pažeidimo. Viena vartotojų grupė sukritikavo jo...
-
„Roskosmos“: pirmoji baltarusių kosmonautė rusų erdvėlaiviu išskrido į TKS4
Pirmoji baltarusių kosmonautė Marina Vasilevskaja rusų erdvėlaiviu „Sojuz“ šeštadienį sėkmingai išskrido į Tarptautinę kosminę stotį (TKS), pranešė Rusijos kosmoso agentūra „Roskosmos“. ...
-
Būna ir taip: muzikos kūrėjui teko ginčytis su dirbtiniu intelektu3
Kad jau dirbtinis intelektas (DI) kuria dainas ir vaizdo klipus, kodėl jam neleidus sugalvoti ir klausimų. Pokalbis su dirbtinį intelektą muzikoje įvaldžiusiu Luku Keraičiu, kuris atsakinėjo į išties originalius, netikėtus DI klausimus. ...
-
JK teismas: kompiuterių mokslininkas C. Wrightas nėra bitkoinų kūrėjas
Jungtinės Karalystės teismas ketvirtadienį nusprendė, kad australų kompiuterių mokslininkas Craigas Wrightas (Kreigas Raitas) nėra Satoshi Nakamoto (Satošio Nakamoto): tokį slapyvardį naudojo kriptovaliutos – bitkoinų – kūrėjas, ...