Σφυροκοπώντας σωματίδια για να δημιουργηθεί το νερό του Ποσειδώνα στο εργαστήριο

Ξέρουμε πως ο «παγωμένος» Ποσειδώνας εν μέρει αποτελείται από μόρια νερού, αλλά μέχρι τώρα είχαμε λίγα μέσα για να εξετάσουμε πως το νερό συμπεριφέρεται στις ακραίες συνθήκες που παρουσιάζει ο Ποσειδώνας.

Η εσωτερική δομή του Ποσειδώνα:

1. Η πάνω ατμόσφαιρα

2. Ατμόσφαιρα που περιέχει υδρογόνο, ήλιο, και αέριο μεθάνιο

3. Μανδύας που περιέχει νερό, αμμωνία και πάγο από μεθάνιο

4. Ο κεντρικός πυρήνας του Ποσειδώνα αποτελούμενος από βράχους και πάγο

Αυτό όμως πρόκειται να αλλάξει καθώς μία διεθνής ομάδα φυσικών καταρτίζουν σχέδια για την χρήση μιας νέας διάταξης επιταχυντή με αντιπρωτόνια και ιόντα (FAIR) στη Γερμανία, όπου θα εκθέσουν τα μόρια του νερού σε ακτίνες βαρέων ιόντων και, συνεπώς, θα παράγουν τα ίδια επίπεδο της πίεσης που υφίστανται τα μόρια του νερού, μέσα στον πολύ αφιλόξενο πυρήνα του Ποσειδώνα.

Το νέο πρότζεκτ με τη βοήθεια ακτίνων ουρανίου υψηλής ενέργειας, στην μελλοντική γερμανική πειραματική μονάδα, πρόκειται να επιτρέψει στους ερευνητές να δημιουργήσουν εκείνες τις συνθήκες, που ωθούν τα μόρια του νερού σε μια «υπεριοντική» ή «superionic» κατάσταση και ως εκ τούτου να παρατηρούν το νερό υπό συνθήκες που ποτέ πριν δεν έχουν επαναληφθεί.

Η προβλεπόμενη «υπεριοντική» κατάσταση είναι μια εξωτική υβριδική φάση του νερού που αποτελείται από ένα πλέγμα οξυγόνου και ένα υγρό υδρογόνο, που κάτω υπό συνθήκες ακραίου περιβάλλοντος σχηματίζουν σταθερά μόρια H2O μέσα σε ένα πλέγμα πάγου ή σε ένα υγρό.

Συνολικά 15 ευρωπαίοι, ρώσοι και κινέζοι ερευνητές εξηγούν στην δημοσιευμένη εργασία τους, πώς η χρήση των νέων βαρέων ιόντων μπορεί να προσομοιώσει πιέσεις έως αρκετά εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από οτιδήποτε άλλη στην επιφάνεια της Γης.

Οι ερευνητές προτείνουν ότι η έρευνα σε αυτή την «υπεριοντική» κατάσταση θα μπορούσε να είναι κεφαλαιώδους σημασίας για την κατανόηση του μαγνητικού πεδίου του Ποσειδώνα και του Ουρανού, που είναι πολύ διαφορετικό από εκείνο της Γης.

Οι ερευνητές αναφέρουν την πρόοδο κατά την τελευταία δεκαετία στην τεχνολογία των ισχυρά συμπιεσμένων και καλά εστιασμένων ακτίνων βαρέων ιόντων, όπως θα γίνει στην μελλοντική διάταξη FAIR.

Οι ακτίνες βαρέων ιόντων, που θα δημιουργούνται από το νέο επιταχυντή σωματιδίων στο FAIR, θα έχουν πλεονεκτήματα σε σχέση με άλλες μεθόδους για την έκθεση των σωματιδίων σε υψηλές πιέσεις, όπως είναι τα ισχυρά εκρηκτικά, όπλα αερίου, λέιζερ, ή παλμούς, επειδή θα είναι σε θέση να εφαρμόσουν μια πιο ομοιόμορφη και πιο στοχευμένη πίεση πάνω στα μόρια του νερού.

Οι ερευνητές γράφουν στην εργασία τους, "Οι εγκαταστάσεις στον επιταχυντή FAIR θα παρέχουν πολύ ισχυρές ακτίνες βαρέων ιόντων με μια πρωτοφανή ένταση. Εκτενείς θεωρητικές εργασίες σχετικά με το θέμα αυτό κατά την τελευταία δεκαετία έχουν δείξει ότι τα ιόντα που θα παράγονται στο FAIR θα είναι ένα πολύ μοναδικό και αποτελεσματικό εργαλείο για τη μελέτη Σωματιδίων Υψηλής Ενέργειας και Πυκνότητας"