ROSTOCK / LONDON (IT BOLTWISE) – Ein internationales Forscherteam hat eine neuartige Form von Wasser entdeckt, die möglicherweise im Inneren von Eisriesen wie Uranus und Neptun vorkommt. Diese Entdeckung könnte helfen, die ungewöhnlichen Magnetfelder dieser Planeten zu erklären. Superionisches Wasser, das unter extremen Bedingungen entsteht, zeigt eine komplexe Struktur, die sowohl kubisch flächenzentrierte als auch hexagonal dichtgepackte Stapelungen kombiniert.
Ein internationales Forscherteam hat eine bislang unbekannte Form von superionischem Wasser entdeckt, die möglicherweise im Inneren von Eisriesen wie Uranus und Neptun vorkommt. Diese Entdeckung könnte helfen, die ungewöhnlichen Magnetfelder dieser Planeten zu erklären. Superionisches Wasser entsteht unter extremen Bedingungen, bei denen Wasserstoffionen frei durch ein festes Gitter aus Sauerstoffatomen wandern. Diese Phase leitet elektrischen Strom besonders gut und könnte die häufigste Form von Wasser in unserem Sonnensystem sein.
Die detaillierte Struktur von superionischem Wasser war bisher ungeklärt. Frühere Studien deuteten auf eine kubisch-raumzentrierte oder kubisch-flächenzentrierte Struktur hin. Die neue Studie zeigt jedoch, dass superionisches Wasser eine hybride Struktur bildet, die sowohl kubisch flächenzentrierte als auch hexagonal dichtgepackte Stapelungen kombiniert. Diese komplexe Anordnung führt zu deutlichen Stapelfehlern, die nur durch hochpräzise Messungen an modernsten Röntgenlasern sichtbar gemacht werden können.
Um diese Erkenntnisse zu gewinnen, führte das Team Experimente an der Linac Coherent Light Source (LCLS) in den USA und am European XFEL in Deutschland durch. Diese Anlagen ermöglichen es, Wasser auf Drücke von mehr als 1,5 Millionen Atmosphären zu komprimieren und auf Temperaturen von mehreren tausend Grad Celsius zu erhitzen. Die Ergebnisse stimmen mit fortschrittlichsten Simulationen überein und zeigen, dass superionisches Wasser eine strukturelle Vielfalt aufweisen kann, die der von festem Eis ähnelt.
Diese Entdeckung liefert wertvolle Randbedingungen für verbesserte Modelle des Inneren und der Entwicklung von Eisriesen, die auch außerhalb unseres Sonnensystems häufig sind. Das Projekt wurde im Rahmen einer gemeinsamen Initiative der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und der französischen Forschungsförderagentur ANR unterstützt. Mehr als 60 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Europa und den USA waren an den Experimenten und der Auswertung beteiligt.
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