مراقبة شكل غريب من الجليد الساخن الأيوني الفائق
هذه المادة التي كان يعتقد أنها توجد فقط في أعماق نبتون وأورانوس رُصدت على الأرض.
من اليسار إلى اليمين ، في هذا العرض الفني ، تركز أشعة الليزر عالية الطاقة على سطح الماس ، مما يؤدي إلى توليد سلسلة من موجات الصدمة التي تنتشر عبر عينة من الماء ، وفي نفس الوقت تقوم بضغط وتسخين السائل الأولي وتجميده في الوضع الفائق.
من بحار القارة القطبية الجنوبية إلى أعماق المجمد الخاص بك ، فإن معظم الجليد الموجود على الأرض يكون نسبيًا ترويضه من قبل البشر. ولكن عبر النظام الشمسي وما وراءه ، يمكن لدرجات الحرارة والظروف الشديدة أن تسحق الأشياء المجمدة إلى أصناف غريبة ، على أقل تقدير.
التقط الباحثون مؤخرًا صورًا بالأشعة السينية لما قد يكون أحدث حالة جليد تم اكتشافها مؤخرًا : مادة عالية التوصيل للكهرباء تسمى مراقبة الجليد لشكل غريب من الجليد الساخن الأيوني الفائق. كما أفاد فريق البحث اليوم في مجلة Nature ، فإن ضغط هذا الجليد يتراوح بين مليون وأربعة ملايين ضعف مستوى سطح البحر ودرجة حرارة نصف حرارة سطح الشمس.
يقول ماريوس ميلوت ، مدير الدراسة والفيزيائي في مختبر لورانس ليفرمور الوطني في كاليفورنيا : "نعم ، نحن نتحدث عن الجليد" . لكن العينة تبعد عدة آلاف من الدرجات. »
على الرغم من عدم إمكانية ملاحظتها عادةً على الأرض ، يُعتقد أن مثل هذه الظروف موجودة على كواكب مثل أورانوس ونبتون ، والتي يمكن أن تساعد في تفسير كيفية عمل هذه العوالم البعيدة ، بما في ذلك أصول المجالات المغناطيسية غير العادية.
ما وراء الخيال العلمي
يعرف العلماء بالفعل 17 نوعًا من الجليد البلوري ( سوف يشعر عشاق Kurt Vonnegut بالارتياح لمعرفة أن Ice IX غير ضار نسبيًا مقارنة بنظيره الخيالي). منذ أكثر من 30 عامًا ، توقع الفيزيائيون بالفعل أن الضغط الساحق يمكن أن يتسبب في رصد الماء لشكل غريب من الجليد الساخن فوق الأيونات.
إن رصد شكل غريب من الجليد الساخن الأيوني الفائق ذو شقين ، صلباً وسائلاً. على المستوى المجهري ، نلاحظ شبكة بلورية مشربة بنواة ذرية عائمة يمكنها حمل شحنة كهربائية. في الماء ، أو H2O ، تحولت ذرات الأكسجين إلى بلورة صلبة ، بينما كانت بروتونات الهيدروجين في صورة سائلة. (في الآونة الأخيرة ، أكد فريق آخر من العلماء الذين يعملون على البوتاسيوم وجود حالة صلبة وسائلة من المادة .)
تقول المؤلفة المشاركة فيديريكا كوباري ، التي تعمل أيضًا في مختبر ليفرمور : "إنها حالة غريبة جدًا من المادة" .
في هذه الصورة لتجربة حيود الأشعة السينية ، تركز أشعة الليزر العملاقة على عينة الماء ، والتي تقع على اللوحة الأمامية لأداة التشخيص المستخدمة لتسجيل أنماط الحيود. تولد أشعة الليزر الإضافية أشعة سينية على لوح حديد ، مما يسمح للباحثين بأخذ لقطة لطبقة الماء المضغوطة والمسخنة.
في العام الماضي ، اكتشف ميلوت وكوباري وزملاؤهم أول دليل على رصد الجليد لشكل غريب من الجليد الساخن الأيوني الفائق ، باستخدام موجات الصدمة التي يسببها الليزر لضغط الماء السائل لدرجة أنه تحول إلى جليد صلب لبضعة جزء من المليار من الثانية. أظهرت قياسات الفريق أن الجليد أصبح لفترة وجيزة أكثر قدرة على التوصيل مما كان عليه من قبل بمئات المرات ، مما يشير إلى أنه أصبح عبارة عن رصد لشكل غريب من الجليد الساخن الأيوني الفائق.
في أحدث اختباراتهم ، استخدم الباحثون ستة أشعة ليزر عملاقة لتوليد سلسلة من موجات الصدمة التي حولت طبقة رقيقة من الماء السائل إلى جليد صلب بملايين المرات من ضغط سطح الأرض وما بين 3000 و 5000 درجة فهرنهايت. فحصت ومضات الأشعة السينية الموقوتة تمامًا التكوين ، الذي استمر فقط بضعة أجزاء من المليار من الثانية ، وكشفت أن ذرات الأكسجين قد اتخذت بالفعل شكلًا بلوريًا.
وجد الباحثون أن الأكسجين يتركز في مساحات صغيرة تشبه المكعب ، تشغلها ذرة واحدة في كل زاوية وواحدة في المركز على كل جانب. يوضح كوباري أن هذه هي المرة الأولى التي يظهر فيها الماء المجمد بهذه الطريقة. اقترح الفريق تسمية هذا التكوين الجديد Ice XVIII.
على الرغم من وجود بعض التداخل بين التجربتين ، ستكون هناك حاجة إلى مزيد من البحث لإثبات بشكل قاطع أن الجليد يمكن أن يكون ملاحظة لشكل غريب من الجليد الساخن الأيوني الفائق ، كما أكد روبرتو كار ، الفيزيائي من جامعة برينستون الذي لم يشارك في العمل. ومع ذلك ، فهو يعتبر الدراسة مثالاً هامًا على تنوع المياه.
يقول: "حقيقة أن المادة يمكن أن تنظم نفسها في مثل هذه الأشكال المتنوعة أمر مذهل للغاية".
الألغاز المغناطيسية
تخبرنا نتائج الفريق بالفعل عن أنماط الكواكب مثل أورانوس ونبتون. غالبًا ما تُعرف هذه العوالم الضخمة باسم عمالقة الجليد ، وتتكون من حوالي 65 ٪ من المياه ، مع إضافة الأمونيا والميثان إلى طبقات تشبه السطح ، والوشاح ، واللب الصخري الأرضي.
تشير التجارب الجديدة إلى أن أورانوس ونبتون يجب أن يكون لهما صفيحة جليدية مراقبة لشكل غريب من الجليد الساخن الأيوني الفائق الذي يعمل كغطاء لكوكبنا ، مكون من صخور صلبة تتدفق دائمًا على نطاقات زمنية جيولوجية طويلة. ويمكن أن يساعد ذلك في تفسير سبب امتلاك هذه الكواكب لمثل هذه المجالات المغناطيسية الغريبة.
يُعتقد أن المجالات المغناطيسية للأرض والمشتري وزحل قد تم إنشاؤها بواسطة ديناميكيات داخلية بالقرب من نوىها. تتماشى مجالات هذه الكواكب بشكل وثيق مع محاورها ، كما لو كانت تتبع أشرطة مغناطيسية عبر مركزها.
من ناحية أخرى ، يبدو أن المجال المغناطيسي لنبتون يتبع شريطًا داخليًا ينجرف إلى جانب واحد ، وتخرج نهاياته من نقاط في منتصف خط الاستواء. لا يزال أورانوس غريبًا ، كما لو أن نفس المغناطيس انقلب ، مما يعني أن قطبه الجنوبي يبرز في نصف الكرة الشمالي للكوكب. يُعتقد أن الحقول المغناطيسية لكلا العملاقين الجليدية غير مستقرة.
يقترح ميلوت أنه يمكن أن تكون هناك طبقة سائلة عند الحافة العلوية للصفيحة الجليدية.ملاحظة شكل غريب من الجليد الساخن الفائق الأيوني لأورانوس ونبتون ، لكنها أيضًا مرحلة موصلة للكهرباء بدرجة عالية. يمكن أن تجد الحقول المغناطيسية لهذه الكواكب أصلها هناك ، أقرب بكثير إلى السطح من الحقول المغناطيسية للعوالم الأخرى ، مما قد يفسر تفردها. وبما أن علماء الفلك اكتشفوا العديد من الكواكب الخارجية بحجم نبتون وأورانوس ، فمن المحتمل أن تنطبق نتائج هذا البحث على مناطق بعيدة جدًا عن نظامنا الشمسي.
https://www.nationalgeographic.fr/sciences/2019/05/observation-dune-etrange-forme-de-glace-chaude-super-ionique?utm_source=Facebook&utm_medium=Social&utm_campaign=JARVIS&fbclid=IwAR312_XYvhW68m7tChb8lKPwo51nFNm--uC083af2t5Nvn1eivAYFRSJXcg
هذه المادة التي كان يعتقد أنها توجد فقط في أعماق نبتون وأورانوس رُصدت على الأرض.
من بحار القارة القطبية الجنوبية إلى أعماق المجمد الخاص بك ، فإن معظم الجليد الموجود على الأرض يكون نسبيًا ترويضه من قبل البشر. ولكن عبر النظام الشمسي وما وراءه ، يمكن لدرجات الحرارة والظروف الشديدة أن تسحق الأشياء المجمدة إلى أصناف غريبة ، على أقل تقدير.
التقط الباحثون مؤخرًا صورًا بالأشعة السينية لما قد يكون أحدث حالة جليد تم اكتشافها مؤخرًا : مادة عالية التوصيل للكهرباء تسمى مراقبة الجليد لشكل غريب من الجليد الساخن الأيوني الفائق. كما أفاد فريق البحث اليوم في مجلة Nature ، فإن ضغط هذا الجليد يتراوح بين مليون وأربعة ملايين ضعف مستوى سطح البحر ودرجة حرارة نصف حرارة سطح الشمس.
يقول ماريوس ميلوت ، مدير الدراسة والفيزيائي في مختبر لورانس ليفرمور الوطني في كاليفورنيا : "نعم ، نحن نتحدث عن الجليد" . لكن العينة تبعد عدة آلاف من الدرجات. »
على الرغم من عدم إمكانية ملاحظتها عادةً على الأرض ، يُعتقد أن مثل هذه الظروف موجودة على كواكب مثل أورانوس ونبتون ، والتي يمكن أن تساعد في تفسير كيفية عمل هذه العوالم البعيدة ، بما في ذلك أصول المجالات المغناطيسية غير العادية.
ما وراء الخيال العلمي
يعرف العلماء بالفعل 17 نوعًا من الجليد البلوري ( سوف يشعر عشاق Kurt Vonnegut بالارتياح لمعرفة أن Ice IX غير ضار نسبيًا مقارنة بنظيره الخيالي). منذ أكثر من 30 عامًا ، توقع الفيزيائيون بالفعل أن الضغط الساحق يمكن أن يتسبب في رصد الماء لشكل غريب من الجليد الساخن فوق الأيونات.
إن رصد شكل غريب من الجليد الساخن الأيوني الفائق ذو شقين ، صلباً وسائلاً. على المستوى المجهري ، نلاحظ شبكة بلورية مشربة بنواة ذرية عائمة يمكنها حمل شحنة كهربائية. في الماء ، أو H2O ، تحولت ذرات الأكسجين إلى بلورة صلبة ، بينما كانت بروتونات الهيدروجين في صورة سائلة. (في الآونة الأخيرة ، أكد فريق آخر من العلماء الذين يعملون على البوتاسيوم وجود حالة صلبة وسائلة من المادة .)
تقول المؤلفة المشاركة فيديريكا كوباري ، التي تعمل أيضًا في مختبر ليفرمور : "إنها حالة غريبة جدًا من المادة" .
في العام الماضي ، اكتشف ميلوت وكوباري وزملاؤهم أول دليل على رصد الجليد لشكل غريب من الجليد الساخن الأيوني الفائق ، باستخدام موجات الصدمة التي يسببها الليزر لضغط الماء السائل لدرجة أنه تحول إلى جليد صلب لبضعة جزء من المليار من الثانية. أظهرت قياسات الفريق أن الجليد أصبح لفترة وجيزة أكثر قدرة على التوصيل مما كان عليه من قبل بمئات المرات ، مما يشير إلى أنه أصبح عبارة عن رصد لشكل غريب من الجليد الساخن الأيوني الفائق.
في أحدث اختباراتهم ، استخدم الباحثون ستة أشعة ليزر عملاقة لتوليد سلسلة من موجات الصدمة التي حولت طبقة رقيقة من الماء السائل إلى جليد صلب بملايين المرات من ضغط سطح الأرض وما بين 3000 و 5000 درجة فهرنهايت. فحصت ومضات الأشعة السينية الموقوتة تمامًا التكوين ، الذي استمر فقط بضعة أجزاء من المليار من الثانية ، وكشفت أن ذرات الأكسجين قد اتخذت بالفعل شكلًا بلوريًا.
وجد الباحثون أن الأكسجين يتركز في مساحات صغيرة تشبه المكعب ، تشغلها ذرة واحدة في كل زاوية وواحدة في المركز على كل جانب. يوضح كوباري أن هذه هي المرة الأولى التي يظهر فيها الماء المجمد بهذه الطريقة. اقترح الفريق تسمية هذا التكوين الجديد Ice XVIII.
على الرغم من وجود بعض التداخل بين التجربتين ، ستكون هناك حاجة إلى مزيد من البحث لإثبات بشكل قاطع أن الجليد يمكن أن يكون ملاحظة لشكل غريب من الجليد الساخن الأيوني الفائق ، كما أكد روبرتو كار ، الفيزيائي من جامعة برينستون الذي لم يشارك في العمل. ومع ذلك ، فهو يعتبر الدراسة مثالاً هامًا على تنوع المياه.
يقول: "حقيقة أن المادة يمكن أن تنظم نفسها في مثل هذه الأشكال المتنوعة أمر مذهل للغاية".
الألغاز المغناطيسية
تخبرنا نتائج الفريق بالفعل عن أنماط الكواكب مثل أورانوس ونبتون. غالبًا ما تُعرف هذه العوالم الضخمة باسم عمالقة الجليد ، وتتكون من حوالي 65 ٪ من المياه ، مع إضافة الأمونيا والميثان إلى طبقات تشبه السطح ، والوشاح ، واللب الصخري الأرضي.
تشير التجارب الجديدة إلى أن أورانوس ونبتون يجب أن يكون لهما صفيحة جليدية مراقبة لشكل غريب من الجليد الساخن الأيوني الفائق الذي يعمل كغطاء لكوكبنا ، مكون من صخور صلبة تتدفق دائمًا على نطاقات زمنية جيولوجية طويلة. ويمكن أن يساعد ذلك في تفسير سبب امتلاك هذه الكواكب لمثل هذه المجالات المغناطيسية الغريبة.
من ناحية أخرى ، يبدو أن المجال المغناطيسي لنبتون يتبع شريطًا داخليًا ينجرف إلى جانب واحد ، وتخرج نهاياته من نقاط في منتصف خط الاستواء. لا يزال أورانوس غريبًا ، كما لو أن نفس المغناطيس انقلب ، مما يعني أن قطبه الجنوبي يبرز في نصف الكرة الشمالي للكوكب. يُعتقد أن الحقول المغناطيسية لكلا العملاقين الجليدية غير مستقرة.
يقترح ميلوت أنه يمكن أن تكون هناك طبقة سائلة عند الحافة العلوية للصفيحة الجليدية.ملاحظة شكل غريب من الجليد الساخن الفائق الأيوني لأورانوس ونبتون ، لكنها أيضًا مرحلة موصلة للكهرباء بدرجة عالية. يمكن أن تجد الحقول المغناطيسية لهذه الكواكب أصلها هناك ، أقرب بكثير إلى السطح من الحقول المغناطيسية للعوالم الأخرى ، مما قد يفسر تفردها. وبما أن علماء الفلك اكتشفوا العديد من الكواكب الخارجية بحجم نبتون وأورانوس ، فمن المحتمل أن تنطبق نتائج هذا البحث على مناطق بعيدة جدًا عن نظامنا الشمسي.
https://www.nationalgeographic.fr/sciences/2019/05/observation-dune-etrange-forme-de-glace-chaude-super-ionique?utm_source=Facebook&utm_medium=Social&utm_campaign=JARVIS&fbclid=IwAR312_XYvhW68m7tChb8lKPwo51nFNm--uC083af2t5Nvn1eivAYFRSJXcg