Çok düşük sıcaklıkları düşündüğünüzde, genellikle aklınıza ilk gelen şeylerden biri buz kütleleri olacaktır. Buz, bizim için mükemmel bir "soğuk" varlıktır. Ancak büyük gezegenlerin çekirdeğinde olduğu gibi aşırı basınçlarda ve sıcaklıklarda, tuhaf bir şey olabilir. Böyle bir ortamda Güneş'in yüzeyinden daha yüksek bir sıcaklık bulunsa da, buz katı halde kalabilir.
Bu tür su buzu "süperiyonik buz" olarak adlandırılıyor ve buz, sıvı ve buhar dahil olmak üzere suyun yapısal olarak oluşturabileceği yaklaşık 20 faz listesinin içerisinde yer alıyor. Araştırmacılar, Nature Physics'te iki süperiyonik buz fazının keşfini ve karakterizasyonunu bildirdiler, daha önce üzerinde çalışabilmek için elde edilenden daha uzun süre buzu güvenilir ve istikrarlı bir şekilde yeniden yaratmanın bir yolunu bulduklarını belirttiler.
Bir süperiyonik faz, deniz seviyesindeki atmosferik basıncın 200.000 ila 600.000 katı arasında ve birkaç yüz ila 1.000°C'nin üzerinde bir sıcaklık aralığında gerçekleşiyor. Diğeri ise Dünya'nın merkezinde bulunan basıncın yarısına kadar uzanıyor ve sıcaklıklar binlerce dereceye çıkıyor.
Chicago Üniversitesi araştırma profesörü ve Argonne Ulusal Laboratuvarı Gelişmiş Foton Kaynağı ışın hattı bilimcisi olan ortak yazar Vitali Prakapenka yaptığı açıklamada, "Bu bir sürprizdi - herkes bu fazın, ilk bulduğumuz yerden çok daha yüksek basınca kadar ortaya çıkmayacağını düşünüyordu" dedi ve ekledi: "Fakat birkaç güçlü araç sayesinde, maddenin yeni bir fazını oluşturan bu yeni buzun özelliklerini çok doğru bir şekilde haritalayabildik."
Daha yüksek sıcaklıklarda ve inanılmaz basınçlarda buz katı kalıyor, ancak atomik yapısı önemli ölçüde değişiyor. Basınç ve sıcaklık kaldırıldığında, buz normal durumuna geri dönüyor.
Prakapenka, "Bir küp, köşelerinde oksijen atomları bulunan bir kafes hayal edin" diyor ve devam ediyor: "Bu yeni süperiyonik faza dönüştüğünde, kafes genişler ve oksijen atomları konumlarında sabit kalırken hidrojen atomlarının hareket etmesine izin verir. Yüzen hidrojen atomlarından oluşan bir okyanusta duran katı bir oksijen kafesi gibi."
Süper iyonik buz, sıvı sudan daha az yoğun olduğunu zaten bildiğimiz normal buzdan daha az yoğun. Ayrıca renk de değiştiriyor. Su buzu, nasıl donduğuna bağlı olarak şeffaf ila bulutlu beyaz olabilirken, süperiyonik buz ışıkla farklı şekilde etkileşime girdiğinden dolayı daha koyu gözüküyor.
Prakapenka, "Maddenin yeni bir hali, yani temelde yeni bir malzeme gibi davranıyor ve düşündüğümüzden farklı olabilir" diyor.
Gezegen bilimciler, Neptün ve Uranüs'ün yanı sıra Güneş Sistemi'nin ötesindeki diğer buz devi gezegenlerde de basınç ve sıcaklıklarda benzer aşırı koşulların var olabileceğine inanıyorlar. Süperiyonik buzun özelliklerini anlamak, bu gezegenlerin özelliklerini anlamamıza yardımcı olabilir.