Superionisch: Neuartige Form von Wasser im Sonnensystem vermutet
Ein Forschungsteam der Universität Rostock(öffnet im neuen Fenster) , des CNRS École Polytechnique in Paris, Frankreich, und des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf konnte mithilfe von ultraschneller Röntgenbeugung eine bisher unbekannte Form von Wasser sichtbar machen. Dieses superionische Wasser besteht aus einem durch Sauerstoffatome geformten Kristallgitter und frei beweglichen Protonen, den Wasserstoffkernen.
Diese Phase(öffnet im neuen Fenster) , die nur unter extremen Bedingungen auftritt, leitet Strom sehr gut. Demzufolge vermutet das Forschungsteam, dass die Magnetfelder von Uranus und Neptun genau dadurch beeinflusst werden. Beide sind hoch komplex strukturiert und weisen vier Pole auf. Zudem schwankt die Stärke, die teils vielfach über der Stärke des Erdmagnetfeldes liegt.
Häufigste Form des Wassers im Sonnensystem
Weil Uranus und Neptun größtenteils aus Wasser bestehen und in ihrem Inneren superionisches Wasser vermutet wird, würde dies darüber hinaus bedeuten, dass diese Phase die häufigste Form von Wasser innerhalb unseres Sonnensystems ist.
Nötig dafür sind eine Temperatur von 2.500 Kelvin (2.200 °C) und ein Druck von mehr als 150 Gigapascal (GPa), 1,5 Millionen-mal mehr als der Normaldruck unserer Atmosphäre. Der Druck, der sich im Inneren eines Eisriesen problemlos einstellt, wurde im Labor mit schnell aufeinanderfolgenden Stößen erzeugt. Bis zu 180 GPa wurden dabei erreicht.
Aufzeichnung als Herausforderung
Gehalten werden konnte dieser Zustand jedoch nur für wenige Billionstel Sekunden. Durch ultraschnelle Röntgenbeugung, die Laserpulse mit ähnlich kurzer Dauer aussendet, gelang die Aufzeichnung der neuen Struktur.
Dabei zeigte sich, dass auch das Gitter aus Sauerstoffatomen selbst eine ganz eigene Struktur aufweist. Kubisch flächenzentrierte Strukturen und hexagonale Stapelungen sind kombiniert, so dass zahlreiche Fehler in der Struktur auftreten. Trotz des extremen Drucks weist das Gitter somit noch nicht die dichteste Struktur auf, die denkbar wäre.
Die Studie zu den Forschungsergebnissen wurde in Nature Communications(öffnet im neuen Fenster) veröffentlicht.