Vedci objavili nový druh ľadu. Vzniká pri podmienkach, aké nájdeš primárne na týchto dvoch miestach Slnečnej sústavy
Vedci objavili novú formu superiónového ľadu, ktorá vzniká pri extrémnom tlaku a teplote. Podobný ľad sa môže nachádzať hlboko vo vnútri Uránu a Neptúna.
Ľad si väčšina ľudí spojí s kockou v nápoji alebo zamrznutou vodou. Fyzika však pozná oveľa viac podôb H₂O. Pri dostatočne vysokom tlaku a teplote sa voda začne správať spôsobom, ktorý na Zemi za bežných podmienok neuvidíš. Vedci teraz pomocou röntgenového žiarenia identifikovali novú štruktúru takzvaného superiónového ľadu. Experiment v Európskom synchrotrónovom zariadení ESRF ukázal, že pri extrémnych podmienkach môže mať kyslíková časť kryštálovej mriežky hexagonálne usporiadanie.
Obsah článku · 4 časti
Takýto ľad môže mať význam pri skúmaní planét, ako sú Urán a Neptún. Práve hlboko pod ich povrchmi môžu panovať tlaky a teploty, pri ktorých sa voda dostáva do exotických stavov.
Ľad, ktorý sa správa trochu ako kvapalina
Superiónový ľad znie ako oxymoron, no v tomto prípade však ide o zvláštnu kombináciu vlastností. Pri superiónovom ľade zostávajú atómy kyslíka usporiadané v pevnej kryštálovej mriežke, zatiaľ čo vodíkové ióny sa cez túto štruktúru pohybujú takmer ako kvapalina. Práve preto superiónový ľad dokáže viesť elektrický náboj. Vodíkové ióny, respektíve protóny, sa totiž môžu cez kyslíkovú mriežku presúvať.
Takáto forma ľadu môže vzniknúť pri tlakoch vyšších ako približne 15 gigapascalov a teplotách nad 900 kelvinov. Pre predstavu, jeden gigapascal predstavuje tlak približne desaťtisícnásobku atmosférického tlaku na povrchu Zeme. Vedci teda potrebujú vytvoriť podmienky, ktoré sa od nášho každodenného sveta výrazne líšia.
Voda pritom dokáže vytvoriť najmenej 20 rôznych kryštalických fáz ľadu. Každá z nich má inú štruktúru a vzniká pri inom rozsahu tlaku a teploty.
Súvisí s tým


Vedci už predtým poznali dve superiónové formy. Pri nižších tlakoch má kyslíková mriežka takzvanú kubickú priestorovo centrovanú štruktúru, označovanú ako bcc. Pri tlakoch nad približne 40 GPa a teplotách okolo 1 500 kelvinov sa objavuje fcc štruktúra. Nový experiment však priniesol dôkaz ďalšej možnosti.
Nový ľad má hexagonálnu štruktúru
Výskumníci hľadali takzvanú hcp štruktúru, teda hexagonálne najtesnejšie usporiadanie. V tomto prípade ide predovšetkým o spôsob, akým sa atómy kyslíka ukladajú do vrstiev. Na skúmanie použili röntgenovú difrakciu. Ide o metódu, pri ktorej vedci vyšlú röntgenové žiarenie na vzorku a následne sledujú, ako sa žiarenie odrazí od jednotlivých častí kryštálovej štruktúry. Z výsledného obrazca dokážu určiť, ako sú atómy v materiáli usporiadané.
Vzorku vody s mikrometrovými rozmermi uzavreli medzi diamanty v zariadení nazývanom diamantová kovadlina. Diamant dokáže odolať extrémnemu tlaku, takže vedci mohli vzorku stlačiť na podmienky podobné tým, ktoré panujú hlboko vo vnútri obrovských planét. Výskumníci následne vzorku zahrievali infračervenými lasermi z oboch strán. Celý proces prebiehal v experimentálnej stanici ID27 v ESRF, ktorá poskytla veľmi intenzívny röntgenový lúč s priemerom menším ako jeden mikrometer.
Takto mohli sledovať, ako sa štruktúra vody mení pri postupnom zvyšovaní tlaku a teploty.
Pri tlaku nad 200 GPa sa situácia zmenila
Výsledky priniesli zaujímavý posun. Pri tlaku približne 160 až 200 GPa vedci pozorovali známky hcp štruktúry spolu s dovtedy známou fcc formou superiónového ľadu. Keď tlak a teplota ďalej zvýšili, signál hcp štruktúry zosilnel. Pri tlaku 219 GPa sa hexagonálna štruktúra stala dominantnou. Výsledok naznačuje, že pri veľmi vysokom tlaku a vysokej teplote môže byť hcp forma superiónového ľadu stabilnejšia než fcc forma.
Medzi približne 130 a 200 GPa navyše vedci pozorovali široký prechod medzi oboma štruktúrami. Označili ho ako martenzitický prechod. Ide o zmenu kryštálovej štruktúry, pri ktorej sa materiál preusporiada z jednej formy do druhej bez toho, aby sa jeho chemické zloženie zmenilo.
V tomto prípade teda stále ide o H₂O. Mení sa však spôsob, akým sa jeho atómy usporiadajú.
Takýto ľad môže existovať v Uráne a Neptúne
Najzaujímavejšia časť výsledkov súvisí s ľadovými obrami Slnečnej sústavy. Urán a Neptún majú vo svojich hlbinách podmienky, ktoré sa výrazne líšia od tých na Zemi.

Hoci ich označujeme ako ľadové planéty, neznamená to, že sa v ich vnútri nachádzajú obrovské kusy klasického ľadu. Vysoký tlak a teplota tam môžu vodu, metán a ďalšie látky dostať do exotických stavov. Práve superiónový ľad patrí medzi kandidátov na materiály, ktoré sa môžu nachádzať hlboko v týchto planétach.
Jeho elektrická vodivosť môže mať význam aj pri vysvetľovaní ich magnetických polí. Magnetické polia Uránu a Neptúna sa totiž správajú odlišne od magnetického poľa Zeme. Ich štruktúra je výrazne naklonená voči osi rotácie planét a magnetické póly neležia presne tam, kde by ich jednoduchý model predpokladal. Ak sa hcp superiónový ľad pri podmienkach v hlbinách týchto planét skutočne nachádza, jeho vlastnosti bude potrebné zohľadniť v modeloch ich vnútornej stavby.
Nové merania zatiaľ neznamenajú, že vedci priamo potvrdili prítomnosť tohto ľadu v Uráne alebo Neptúne. Experiment ukázal, že takáto forma H₂O môže pri extrémnom tlaku a teplote existovať a že pri tlakoch nad približne 200 GPa môže byť stabilnejšia než predtým známa fcc forma.
Výsledok tak rozširuje predstavu o tom, čo všetko môže voda v extrémnych podmienkach dokázať. Zároveň môže priniesť ďalší dielik do skladačky pri modelovaní vnútorných vrstiev planét, ktorých magnetické polia stále ukrývajú viacero otázok.
Páčil sa ti článok?
Čo sa ti na článku páčilo?
Čo by sme mali zlepšiť?
Vytvor si účet – komentár bude pod tvojím menom, dostaneš body a upozornenie na odpovede.
Pokračovaním súhlasíš s pravidlami komunity a potvrdzuješ, že máš aspoň 16 rokov.
Zverejní sa pod tvojou prezývkou .
Platia pravidlá diskusie. Odkazy na iné weby nie sú povolené.
Tvoju spätnú väzbu sme dostali.
Diskusia
Toto miesto je zatiaľ voľné. Kto napíše prvý, dostane štítok natrvalo. Člen komunity aj +5 bodov
Ďalej k téme
Rusko vyvíja nástupcu Sojuzu už roky. Čo sa s projektom vlastne deje? · 5 min čítania
Môže existovať život na Encelade? Pozemské mikróby zvládli podmienky podobné jeho oceánu · 4 min čítania
Takmer 40 rokov obiehal Zem bez povšimnutia. Americký špionážny satelit z čias studenej vojny sa teraz náhle rozpadol · 4 min čítania
Čierne diery možno ukrývajú cestu do piateho rozmeru. Vedci prišli na nový spôsob, ako ho odhaliť · 5 min čítaniaPravidlá preberania obsahu:
Ďalší článok z témy Vesmír
Je vesmír skutočne nekonečný? Môže byť konečný a pritom nemať žiadny okrajPozorovateľný vesmír má priemer približne 93 miliárd svetelných rokov, no to nemusí byť jeho skutočná veľkosť. Vedci vysvetľujú, prečo stále nevieme, či je vesmír nekonečný alebo konečný bez okraja.Richard Zliechovský · · 5 min čítania
Keď sa povie, že pozorovateľný vesmír má priemer približne 93 miliárd svetelných rokov, môže to znieť, akoby sme poznali jeho skutočnú veľkosť. V skutočnosti ide iba o časť vesmíru, z ktorej k nám od začiatku jeho existencie stihlo doraziť svetlo. Za touto hranicou nemusí byť vôbec nič zvláštne. Môžu tam pokračovať galaxie, zhluky galaxií a obrovské prázdne priestory. Môže tam byť jednoducho ďalší vesmír, ktorý sa podobá tomu, ktorý už poznáme. A …Pokračovať v čítaní
Tradičný Budatínsky rínok: Žilina sa lúči s hlavnou turistickou sezónou na hrade
Donald Trump dočasne povolil obchod s ruskou naftou: Zákonodarcovia hovoria o morálnej slepote
Ceny nájmov sú neprimerané, myslí si väčšina Slovákov. Ľudia volajú po zásahu štátu
Útok navádzanými bombami na Záporožie si vyžiadal sedem životov vrátane troch detí
Hurikán Isaias udrel na juh USA: Zasiahol Floridu, vyše pol milióna ľudí je bez prúdu
Pri Salaši Krajinka neďaleko Ružomberka vypukol v noci požiar kríkov a odpadu
Bude to ešte horšie ako doteraz. Počasie bude na Slovensku zlé
Panamu po zemetrasení zasiahlo vyše 100 dotrasov. Hlásia zranených aj škody
Školu počas vyučovania zasiahlo tornádo. Toto nie je príbeh z USA, ale dnes z Európy
Zrážok veľa nespadne. Nové MAPY desia Slovensko
Hurikán Isaias udrel na Floridu. Nárazy vetra dosiahli až 187 km/h
Susedia sa obávajú sa veľkého zemetrasenia. Za 2 mesiace sa vyskytlo už 280 otrasov
Nové BMW iX3 M60: ani to nie je „pravé eMko“, ale má viac ako 600 koní
Tesla FSD na Slovensku už čoskoro? Minister dopravy oznámil veľkú novinku!
Ďalší milionár? Mercedes V220d má 2 milióny km! Čo všetko menili?
Nové BMW iX4 oficiálne. Elektrický nástupca X4 sľubuje dojazd 828 kilometrov
Renault 4 dostal menšiu batériu a slabší motor. Podarí sa znížiť jeho základnú cenu?
Nový Volkswagen ID. Tiguan oficiálne. Elektrické SUV sa zbavuje mena ID.4
Thermo King mení ovládanie chladenia. Novinka funguje aj na Slovensku
Peugeot Partner Active: Lacnejší základ má slovenské ceny aj praktické sedadlo
Nový MAN eTGX má dlhšiu kabínu. Čo tým získajú dopravcovia?
Nový Volkswagen Amarok má dostať čínsky základ. Rozlúči sa s Fordom aj európsky model?
Ford F-Line E: Elektrický nákladiak má až 530 koní a dojazd do 300 km
Predlžovač dojazdu Mahle: Elektrickým kamiónom pomôže spaľovací motor
Nový Bradley už prichádza k americkým vojakom. Rakety a drony má zničiť skôr, než zasiahnu vozidlo
Francúzsko predstavilo nový plán na vývoj stíhacieho lietadla 6. generácie. Podľa spoločnosti Dassault by prototyp mohol vzlietnuť už v roku 2031
Posledná krajina NATO so systémami S-200 chce päť ďalších IRIS-T. Bulharsko očakáva podpis zmluvy už o niekoľko týždňov
Rakety húsíov zasiahli letisko v Rijáde. Zahynuli traja ľudia vrátane pilota, stovky letov zrušili
Thajská kráľovná sama pilotovala stíhačku Gripen. Jej prvý samostatný let sledoval kráľ
450 Tomahawkov a takmer 3 700 bojových vzletov. Američania zverejnili bilanciu nasadenia USS Abraham Lincoln proti Iránu
Slovenskému režisérovi padla sánka! Nemecká hviezda bola ochotná hrať v jeho filme aj zadarmo
Taký EXTRÉM v jojkárskej šou ešte nemali: Svadba v brutálnych mrazoch!
Režisér Juraj Nvota otvoril dvere do svojho súkromia: Toto je jeho 12-ročný Maťo!
Herec na červenom koberci poriadne šokoval: Obalený v zlate a... Och, za toto zhorí v MÓDNOM PEKLE!
Prečo sa ti točí hlava pri rýchlom vstávaní z postele či stoličky? Toto sa v tej chvíli deje v tvojom tele
Ako často perieš psí pelech a ako ho správne vyčistiť? Toto v ňom zostáva aj po dôkladnom vysávaní
Prečo mačka nosí topánky po byte a prečo si na ne ľahá?
Umývaš si tvár studenou alebo horúcou vodou? Dermatológovia vysvetľujú, čo je pre pleť najlepšie
Zostávajú ti po ponožkách hlboké ryhy na členkoch? Takto zistíš, kedy už nejde len o bežný otlak
Je perlivá voda zdravá? Takto vplýva na žalúdok, reflux a zuby
NASA objavila na Mesiaci nový obrovský kráter, väčší ako Koloseum. Vznikol pri náraze, ktorý prichádza raz za storočie
Ľudstvo sníva o lunárnom meste, no to by rýchlo narazilo na problém: Vedci hovoria, že voda by sa minula mimoriadne rýchlo
Štúdia potvrdila to, čo doteraz tušil každý majiteľ mačiek: Sú to naozaj tak lenivé tvory
Tento organizmus zvládne teplotu až 70 °C. Vedci objavili nový teplotný rekord pre zložitejší život
Vedci narazili na zvláštny problém s čiernymi dierami: Ak existuje takzvaná temná dimenzia, môžu mať jeden rozmer navyše
Gravitácia ako liek? Nová štúdia ukázala, ako by mohla byť táto netradičná liečba jedného dňa realitou
Vedci prvýkrát zachytili kvantový skok zvuku v reálnom čase. Častica zvuku im náhle zmizla pred očami
Astronómovia po prvýkrát v histórii zaznamenali rádiový signál vychádzať z konkrétnej exoplanéty: Mimozemšťania?
Venuša nám mohla byť v minulosti podobnejšia, než dnes: Mala mesiac, ktorý ale skončil tragicky
Vedci objavili ľudský gén, ktorý dokáže „preskakovať“ do iných genómov. Našli ho v kiahňovom víruse
Google práve sprístupnil všetkým nástroj, ktorý ti pomôže zistiť, či sa pozeráš na realitu alebo AI
FBI udrela na čínskych hackerov. Znefunkčnila nástroje, ktorými útočili na letiská aj energetiku
Vracia sa známy podvod, pri ktorom ti útočník najprv pošle peniaze. Pig butchering môže nachytať aj teba
Tisíce lacných Android telefónov majú predinštalovaný vírus. Bežným spôsobom ho neodstrániš
Google pridá do tvojho Androidu novú ochranu pred podvodmi. Falošný bankár to bude mať ťažšie
Viac ako 1 900 falošných Android aplikácií sa dostalo do Google Play. Stiahlo si ich vyše 500-tisíc ľudí: Tieto patrili medzi najsťahovanejšie
Online podvodníkovi stačí 10 minút a pár dolárov. Cez nový BlueKit dokáže pripraviť phishingový útok aj bez znalosti programovania
Používaš WhatsApp aj na počítači či ďalšom mobile? Pri citlivých chatoch sa chystá dôležitá zmena
Pozor na tento e-mail od Googlu: Je úplne legitímny, napriek tomu ťa môže zaviesť k podvodníkom