謎の外側の太陽系惑星には、液体と固体である奇妙な形の水氷が潜んでいる可能性があります。 現在、研究者はこの奇妙な「超イオン水」を地球上で作り出しています。
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実験 金属のように電気を伝導できる超イオン氷は、天王星と海王星の偏った磁場を説明するかもしれないという理論に重みを加えます。 研究者は、今週のNature Physics誌に掲載された研究で発見したことを説明しています。
Kenneth ChangがNew York Timesに報告しているように、水は3つの原子からなる一見単純な分子です。2つの水素と酸素がV字型に結合しています。 多くの水分子が集まったとき、それらの集合構造は、それらがどのような状態にあるかに応じて変化する可能性があります。 凍結中、それらはより広い結晶格子でリンクし、したがって氷が膨張する傾向があります。
水の構造特性を調べる研究者は、ほぼ20種類の氷の結晶を発見しました。水分子は無秩序から六角形、立方体の構成で配置されています。 （幸いなことに、猫のゆりかごのためにカート・ヴォネガットによって夢想された架空のアイスナインの致命的で海洋凍結特性を持つものはありません。）
超イオン性氷の水分子は非常に密に詰まっているため、その酸素原子は剛直な格子を形成します、とChangeは書いています。 正電荷を帯びた水素原子は、自由に流れることができます。 流れる水素イオンも電流を運ぶことができます。
「まるで水の氷が部分的に溶けているようです」と、カリフォルニア大学バークレー校の地球惑星科学の著者であり教授であるレイモンド・ジャンロズは、 ニューヨーク・タイムズに語った。
超イオン水を生成するために、ジャンロズと彼の同僚は、ローレンスリバモア国立研究所の2つのダイヤモンドの間の水氷を、地球で受ける圧力の25, 000倍に圧縮しました。 その後、圧力のかかった氷は、機内持ち込み手荷物でクロスカントリー飛行機に乗り、ニューヨークのロチェスター大学レーザーエネルギー研究所に到着しました。 6本の強力なレーザービームが紫外線パルスをサンプルに吹き付け、衝撃波を送り、物質をさらに圧縮し、加熱しました。
エミリー・コノヴァーは、大気圧の約190万倍の気圧で、密度と温度の急上昇を観測したとScience Newsに書いています。 その変化は、理論計算が超イオン氷かどうかを予測するように、サンプルが融解した証拠です。 サンプルは電気も伝導しました。
氷の巨人である天王星と海王星は、マントルに超イオン氷を運んでいる可能性があります。これは、地球の状況と同様に、惑星の中心で発生する磁場とは異なる磁場を発生させる現象です
また、実験は自宅に近い意味を持つ可能性があります。 ジャンロズは、超イオン性氷が新しい物質につながる可能性があることをタイムズに伝えます。 「こうした予測を検証し始めると、新しい材料のエンジニアリングについて考え始めることができるようになると期待しています」と彼は言います。材料の種類、どの種類の要素を組み合わせる必要があるか、それらの特性を考え出すためにどのようにまとめなければならないか」
