Yabancı Gezegenlerin Ezici Baskıları Altında Su Beklenmedik Davranışlar Sergiliyor

Suyun, yaşamın gelişmesi için kritik öneme sahip olması, bilim insanlarının başka gezegenlerde önce suyu aramasına neden oluyor – ancak suyun uzay dünyalarında gerçekten nasıl göründüğündan emin olabilir miyiz?

Communications Chemistry dergisinde yayımlanan yeni bir çalışmada, ABD’li araştırmacılar suyu Uranüs veya Neptün gibi gezegenlerde karşılaşacağı türden bir basınç altına yerleştirerek temel atomik yapısının buna yanıt olarak değiştiğini gözlemledi.

Kısacası su, atomik düzeyde daha az simetrik ve daha fazla bükülmüş hale geliyor – ki bu, ısı iletkenliğini, manyetik alanları nasıl etkilediğini ve bir gezegenin yoğunluğunu nasıl etkilediğini ilgilendiriyor; bunların tümü teleskop gözlemleri ve yorumları için önemli.

Bu tür bir dönüşüm daha önce simülasyonlarda öngörülmüştü, ancak bilim insanlarının bunu laboratuvarda gözlemleyebildiği ilk kez görünüyor.

“Yerküreye benzer koşulların ötesindeki su, bundan önce hayal edebileceğimizden çok daha karmaşık bir davranış sergiliyor,” diyor Nevada, Las Vegas Üniversitesi’nden fizikçi Ashkan Salamat.

“Suyun basınç altında nasıl davrandığı şaşırtıcı.”

Araştırmacılar, basınç uygulamak için iki elmas uç arasında minik bir su damlası yerleştirdi ve bunu 222 gigapaskalın (GPa) ötesine çıkardı.

Bu, Dünya üzerinde yürürken hissettiğimiz basınçtan yaklaşık 2,2 milyon katı.

Deney düzeneğinin bir parçası. (UNLV/Josh Hawkins)

X-ışını kırınımı, x-ışınlarının suyun içinden geçerken saçılması temeline dayanarak suda en küçük ölçeklerde kimyasal değişimleri belirlemek için kullanıldı.

Normalde, sıkıştırılmış atomların daha sıkı dizilimlerde birleştikçe daha simetrik hale gelmelerini beklerdik, ancak burada böyle olmadı. Buzun kristal yapısı daha asimetrik ve daha fazla gerilmiş hale geldi.

Bu bize Evren’in başka yerlerinde neler olup bittiğine dair bir içgörü sunuyor – ancak yalnızca basınçın bazı diğer gezegenlerdeki koşullarla eşleştiğini, sıcaklığın ise eşleşmediğini unutmamak gerekir.

“Mesafe nedeniyle bu gezegenlerin kabuklarına veya atmosferlerine giremeyiz, ancak Voyager programı gibi kaynaklardan verilerimiz var,” diyor Salamat.

“Bileşimlerini, iç basıncı ve sıcaklıklarını bir şekilde biliyoruz. Kendi laboratuvarımdaki gibi laboratuvarlarda, bu gezegenlerin içinde gerçekleşebilecek kimyayı simüle edebilir ve deneyebiliriz.”

Deneyler, aynı zamanda bilim insanlarının bildiği 20’den fazla buz türünden biri olan ice-X hakkında da daha fazla bilgi veriyor.

Bu araştırmada ekip, ice-X’i bilinen sınırlarının ötesine taşıdı ve yeni görünen bir şey üretti – kesin bilmenin ise daha fazla çalışma gerektirdiği bir durum.

Ice-X, basınçın geniş bir aralığında kademeli olarak oluşur ve oksijen ile hidrojen atomları açısından yaklaşık 50 GPa’da son derece simetrik bir yapıya dönüşür.

Şimdi bilim insanları, ice-X’in üst sınırının ne olabileceği konusunda daha iyi bir fikir edinmiş durumda.

“Bu geçiş, yüksek basınçlı H2O’da yeni bir yapısal karmaşıklık rejiminin başlangıcını işaretliyor ve ice-X’in üst kararlılık sınırını yeniden tanımlıyor,” diyor araştırmacılar yayımladıkları makalede.

Uzak gezegenlerin incelenmesi, çok sayıda tahmini varsayım ve teleskoplardan gelen verilerin dikkatle yorumlanmasını gerektirir; bu çalışma da buna yardımcı olabilir. Bize, Neptün’deki (örneğin) suyun gerçekte nasıl bir hal alabileceği konusunda sağlam bir okuma sunuyor.

Suyun yapısı farklıysa, buna yol açtığı kimyasal tepkimeler de farklı olabilir; Dünya’da hiçbir yerde bulunmayan kaya ve metal bileşikleri de olabilir.

Bu bilgiler, yalnızca diğer gezegenlerdeki yaşamın modellerini yürütürken değil, aynı zamanda – eğer proplarımız ve uzay gemilerimiz Güneş Sistemi‘nin derinliklerine doğru ilerleyebiliyorsa – oraya ulaştığımızda ne beklememiz gerektiğini bilirken de önemli.

“Güneş Sistemi’mizin ve gözlemlenebilir Evrenimizin mekanizmalarını anlamak, insan bilgisinin yol alması açısından kritik önem taşır,” diyor Salamat.

“Sonunda bu dünyalara ulaştığımızda, ne göreceğiz? Bu soruları laboratuvarda yanıtlamaya çalışmada gerçekten ilk öncüleriz.”

Araştırma Communications Chemistry dergisinde yayımlanmıştır.

Bu makale Rebecca Dyer tarafından doğrulanmış ve Rebecca Dyer tarafından düzenlenmiştir. Sürecimize gurur duysak da, yalnızca insanız. Bir hata fark ederseniz, lütfen bize bildirin.