Jenis air yang lebih panas dari permukaan matahari adalah materi fase baru

Jika Anda memikirkan suhu yang sangat rendah, Anda memiliki peluang bagus untuk membayangkan es krim. Bagi kami, es adalah intisari dari hal “dingin”. Tetapi pada tekanan ekstrem, seperti di inti planet besar, sesuatu yang aneh bisa terjadi. Es bisa tetap padat tetapi memiliki suhu lebih tinggi dari permukaan matahari.

Jenis es air ini dikenal sebagai “es superionik” dan telah ditambahkan ke dalam daftar sekitar 20 fase yang dapat dibentuk air secara struktural, termasuk es, cairan, dan uap. Para peneliti sekarang melaporkan di Fisika alam penemuan dan karakterisasi dua fase es superionik, yang telah menemukan cara untuk memulihkan es secara andal dan stabil lebih lama dari sebelumnya dicapai sebelumnya untuk mempelajarinya.

Fase superionik memanjang antara 200.000 dan 600.000 kali tekanan atmosfer di permukaan laut dan pada suhu beberapa ratus hingga lebih dari 1.000°C. Fase lainnya adalah setengah tekanan di pusat bumi dan dengan suhu ribuan derajat.

“Itu mengejutkan – semua orang mengira fase ini hanya akan terjadi ketika Anda berada pada tekanan yang jauh lebih tinggi daripada yang pertama kali kami temukan,” rekan penulis Vitali Prakapenka, profesor riset di University of Chicago dan ilmuwan beamline di Advanced Photon Source di Argonne Laboratorium Nasional, kata dalam a pendapat. “Tetapi berkat beberapa alat canggih, kami dapat memetakan sifat-sifat es baru ini, yang mewakili fase materi baru, dengan sangat tepat.”

Pada suhu yang lebih tinggi dan tekanan yang luar biasa, es tetap padat, tetapi struktur atomnya berubah secara dramatis. Namun, begitu tekanan dan suhu dihilangkan, es akan kembali ke keadaan normal.

“Bayangkan sebuah kubus, kisi-kisi atom oksigen di sudut-sudut yang dihubungkan oleh hidrogen,” kata Prakapenka. “Ketika berubah menjadi fase superionik baru ini, kisi mengembang, memungkinkan atom hidrogen bermigrasi sementara atom oksigen tetap di tempatnya. Ini seperti jaringan oksigen padat yang berada di lautan atom hidrogen yang mengambang.”

Es superionik kurang padat dari es normal, yang sudah kita ketahui kurang padat daripada air cair. Itu juga berubah warna. Sementara es air bisa transparan hingga putih keruh, tergantung pada bagaimana ia membeku, es superionik lebih gelap karena berinteraksi dengan cahaya secara berbeda.

“Ini adalah keadaan materi baru, jadi pada dasarnya terlihat seperti materi baru, dan mungkin berbeda dari apa yang kita pikirkan,” kata Prakapenka.

Ilmuwan planet percaya bahwa kondisi tekanan dan suhu ekstrem yang serupa dapat terjadi di dalam Neptunus dan Uranus, serta planet es raksasa lainnya di luar tata surya. Memahami sifat-sifat es superionik dapat membantu kita memahami sifat-sifat planet ini.