top of page

აღმოჩენილია ყინულის უცნაური ფორმა, რომელიც მხოლოდ უკიდურესად მაღალ ტემპერატურაზე დნება

26/11/2023

ავტორი: ირინა დათაშვილი


პლანეტების წიაღში უცნაური ამბები ხდება, სადაც ჩვენთვის ცნობილი ნივთიერებები უკიდურესი წნევისა და ტემპერატურის ზემოქმედების ქვეშ არიან.


დედამიწის მყარ შიდა ბირთვში სავარაუდოდ რკინის ატომები „ცეკვავენ“. წყლით მდიდარ გაზის გიგანტებში, ურანსა და ნეპტუნში კი დიდი ალბათობით წარმოიქმნება, ცხელი, შავი, მძიმე ყინული, რომელიც ერთდროულად მყარიც არის და თხევადიც.


ხუთი წლის წინ, მეცნიერებმა ეს ეგზოტიკური ყინული, სახელად სუპერიონური ყინული ისტორიაში პირველად შექმნეს ლაბორატორიული ექსპერიმენტით; ოთხი წლის წინ, მეცნიერებმა მათ მისი არსებობა და კრისტალური სტრუქტურა დაადასტურეს.

ამის შემდეგ, შარშან, აშშ-ის რამდენიმე უნივერსიტეტის მკვლევრებმა სუპერიონური ყინულის ახალი ფაზა აღმოაჩინეს.


აღმოჩენა აღრმავებს ჩვენს წარმოდგენას იმის შესახებ, თუ რატომ აქვთ ურანსა და ნეპტუნს ასეთი უჩვეულო მაგნიტური ველები პოლუსებთან.


დედამიწაზე ჩვენი საცხოვრებელი გარემოს გადმოსახედიდან, ალბათ ფიქრობთ, რომ წყალი მარტივი, იდაყვის ფორმის მოლეკულაა, რომელიც წყალბადის ორ ატომთან დაკავშირებული ჟანგბადის ატომისგან შედგება და რომლებიც, წყლის გაყინვისას ფიქსირებულ მდგომარეობაში არიან.


სუპერიონური ყინული უცნაურად განსხვავებულია, მაგრამ შეიძლება სამყაროში წყლის ყველაზე გავრცელებულ ფორმას წარმოადგენდეს — ავსებდეს არა მხოლოდ ურანისა და ნეპტუნის წიაღს, არამედ სხვა ასეთი ეგზოპლანეტებისასაც.


ამ პლანეტებზე უკიდურესად დიდი წნევაა, 2-მილიონჯერ მაღალი, ვიდრე დედამიწის ატმოსფეროში; წიაღი კი ისეთივე ცხელია, როგორც მზის ზედაპირი. სწორედ აქ იწყება მთელი რიგი უცნაურობები.


2019 წელს მეცნიერებმა დაადასტურეს ის, რასაც ფიზიკოსები ჯერ კიდევ 1988 წელს პროგნოზირებდნენ — სტრუქტურები, რომლებშიც სუპერიონური ყინულის ჟანგბადის ატომები ჩაჭედილია მყარ კუბურ მესერში, იონიზებული წყალბადის ატომები კი კი თავისუფლდებიან და ამ მესერში ისე დაცურავენ, როგორც ელექტრონები ლითონებში.


ეს კი სუპერიონურ ყინულს გამტარის თვისებებს აძლევს. ამავე დროს, მისი დნობის წერტილს იმდენად მაღლა სწევს, რომ გაყინული წყალი მაინც მყარი რჩება ძალზე მაღალ ტემპერატურაზე.


უახლეს კვლევაში, სტენფორდის უნივერსიტეტის ფიზიკოსმა არიანა გლისონმა და მისმა კოლეგებმა ალმასის ორ ფენას შორის მოქცეული წყლის თხელი „ნაჭრები“ რამდენიმე წარმოუდგენლად ძლიერი ლაზერით „დაბომბეს“.


ამის შედეგად წარმოქმნილმა შოკურმა ტალღებმა წნევა 200 გიგაპასკალამდე (2 მილიონი ატმოსფერო) აწია, ტემპერატურა კი დაახლოებით 4727 გრადუს ცელსიუსამდე — უფრო მაღლა, ვიდრე 2019 წლის ექსპერიმენტებში, მაგრამ უფრო დაბალ წნევაზე.



„ბოლო პერიოდში ნეპტუნის მსგავსი წყლით მდიდარი ეგზოპლანეტების აღმოჩენა მოითხოვს წყლის ფაზური დიაგრამის უფრო დეტალურ გაგებას წნევა-ტემპერატურის ისეთ გარემო პირობებში, რომლებიც ამ პლანეტათა წიაღისას შეესაბამება“, — წერენ გლისონი და მისი კოლეგები.


ამის შემდეგ, რენტგენულმა დიფრაქციამ გამოავლინა ყინულის ცხელი, მკვრივი კრისტალური სტრუქტურა იმის მიუხედავად, რომ ტემპერატურა და წნევა მხოლოდ წამის რაღაც ნაწილში იყო შენარჩუნებული.


შედეგად მიღებულმა დიფრაქციულმა მახასიათებლებმა დაადასტურა, რომ სინამდვილეში ყინულის კრისტალები 2019 წელს სუპერიონურ ყინულში შემჩნეულისგან განსხვავებულ, ახალ ფაზაში იყო. ახლად აღმოჩენილი სუპერიონურ ყინულს, სახელად ყინული XIX-ს, სხეულ-ცენტრირებული კუბური სტრუქტურა აქვს და უფრო მაღალი გამტარობა, ვიდრე მის წინამორბედს, 2019 წლის ყინული XVIII-ს.


გამტარობა აქ მნიშვნელოვანია, რადგან დამუხტულ ნაწილაკთა მოძრაობა მაგნიტურ ველს წარმოქმნის. ეს კი დინამოს თეორიის საფუძველია, რომელიც აღწერს, როგორ წარმოქმნის მაგნიტურ ველებს გამტარი სითხეების მოძრაობა, მაგალითად, დედამიწის მანტიის ან სხვა პლანეტათა წიაღების.


თუკი ნეპტუნის მსგავს ყინულის გიგანტებში უფრო მეტი ასეთი მყარი შიგთავსია, ვიდრე მბრუნავი სითხე, მაშინ იცვლება მაგნიტური ველის წარმოქმნის სახე.

და თუკი ასეთ პლანეტას ბირთვისკენ სხვადასხვა გამტარობის ორი სუპერიონური შრე აქვს, როგორსაც გლისონი და მისი კოლეგები ნეპტუნის შემთხვევაში ვარაუდობენ, მაშინ, გარე თხევადი შრის მიერ წარმოქმნილი მაგნიტური ველი თითოეულ მათგანთან სხვადასხვანაირად უნდა ურთიერთქმედებდეს, რაც ყველაფერს კიდევ უფრო უცნაურს გახდიდა.

გლისონისა და მისი კოლეგების დასკვნით, სუპერიონური ყინულის, ყინული XIX-ის შრის გაზრდილი გამტარობა ხელს უნდა უწყობდეს არამდგრადი, მულტიპოლარული მაგნიტური ველების წარმოქმნას, როგორებიც აქვთ ურანსა და ნეპტუნს.

თუ მართლაც ასეა, დამაკმაყოფილებელი შედეგი იქნება NASAS-ხომალდ ვოიაჯერ 2-ის მიერ მზის სისტემის ყინულის ორი გიგანტის თავზე გადაფრენიდან 30 წლის შემდეგაც კი, რომლებმაც მათი უჩვეულო მაგნიტური ველები გაზომეს. ეს ხომალდები კოსმოსში 1977 წელს გაუშვეს და უკვე დატოვეს მზის სისტემა.

კვლევა Scientific Reports-ში გამოქვეყნდა.

მომზადებულია ScienceAlert-ის მიხედვით.




Professor Giorgi Pkhakadze, MD, MPH, PhD

Профессор Гиорги Пхакадзе. #ПрофессорПхакадзе




616 views0 comments

Comments


Post: Blog2_Post
bottom of page