Eine Gruppe amerikanischer Physiker unter der Leitung von Professor Vitaly Prakapenko von der University of Chicago erhielt erstmals unter Laborbedingungen superionisches Eis, einen Zustand von Wasser, in dem ein starres Kristallgitter aus Sauerstoffionen gebildet wird und Wasserstoffionen sich frei durch dieses Eis bewegen.
Bisher gelang es Wissenschaftlern nur einmal, superionisches Eis (Eis XVIII) unter Laborbedingungen zu gewinnen. Dies geschah im Rahmen eines dynamischen Experiments, bei dem ein in einen Diamantschraubstock eingespannter Wassertropfen einer von einem Laser erzeugten Stoßwelle ausgesetzt wurde. Dadurch bildete sich superionisches Eis, das nur wenige Augenblicke existierte.
Bei dem neuen Experiment wählten die Wissenschaftler einen anderen Ansatz. Sie verwendeten einen Diamantschraubstock, um einen hochintensiven Druck zu reproduzieren, der mit dem vergleichbar ist, was in den Kernen von Planeten zu sehen ist. Anschließend verwendeten sie das Advanced Photon Source Synchrotron, um helle Röntgenstrahlen zu erzeugen, die benötigt werden, um einen Wassertropfen auf extreme Temperaturen zu erhitzen. Während des Experiments wurde auch festgestellt, dass die Bildung von superionischem Eis nicht wie bisher angenommen einen Druck von 50 GPa erfordert. Es war möglich, eine Probe eines ungewöhnlichen Materials bei einem Druck von 20 GPa zu erhalten.
„Stellen Sie sich einen Würfel vor, dessen Gitter an den Ecken Sauerstoffionen und dazwischen Wasserstoffionen enthält. Wenn es in die neue superionische Phase eintritt, dehnt sich das Gitter aus, sodass sich Wasserstoffionen bewegen können, während Sauerstoffionen an Ort und Stelle bleiben. Es sieht aus wie feste Sauerstoffgitter, die sich in einem Ozean aus schwebenden Wasserstoffatomen befinden“, kommentierte einer der Wissenschaftler das Experiment.
Es wird darauf hingewiesen, dass superionisches Eis nicht nur auf fernen Planeten, sondern auch auf der Erde existiert. Wissenschaftlern zufolge spielt es eine Rolle bei der Aufrechterhaltung des Magnetfelds unseres Planeten, das die Erdoberfläche vor kosmischer Strahlung schützt. Planeten wie Mars oder Merkur haben kein Magnetfeld, was sie anfällig für die aggressiven Auswirkungen der kosmischen Strahlung und anderer Faktoren macht. Wissenschaftler Erwägen, dass die Untersuchung von superionischem Eis eine wichtige Rolle bei der Suche nach lebenserhaltenden Planeten spielen könnte.
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