أعلن فريق من العلماء في هيئة الطاقة البديلة والطاقة الذرّية الفرنسية اكتشاف شكل جديد وغريب من الجليد، قد يساعد على تفسير طبيعة باطن كوكبي نبتون وأورانوس، وفَهْم مجالاتهما المغناطيسية غير المألوفة وطبقاتهما الداخلية العميقة.
ووفق الدراسة المنشورة في دورية «فيزيكال ريفيو ليترز»، فإنّ الجليد على هذين الكوكبين لا يُشبه المكعّبات المتجمّدة التي نضعها في المشروبات الباردة؛ إذ يتحوّل، تحت تأثير الحرارة والضغط الهائلين، إلى حالة غريبة تُعرف بـ«الجليد فائق الأيونية».
وفي هذه الحالة الفريدة، تنتظّم ذرات الأكسجين في شبكة صلبة، بينما تتدفّق أنوية الهيدروجين بحرّية عبرها كما لو كانت سائلاً، ممّا يمنح المادة القدرة على توصيل الكهرباء.
العالم الغريب للجليد الساخن
عام 1986، حلَّقت المركبة الفضائية «فوييجر 2» بالقرب من كوكب أورانوس، ورصدت مجالاً مغناطيسياً يتميّز بإزاحة كبيرة لثنائي القطب عن مركز الكوكب، وكذلك لمحوره المغناطيسي عن محور دوران الكوكب. وبعد 3 سنوات، اكتشفت المركبة أنّ المجال المغناطيسي لنبتون يتّسم بخصائص مماثلة.
ويُعتَقد أنّ المجالات المغناطيسية لهذه الكواكب العملاقة الجليدية تنشأ من وجود طبقة وشاح مكوَّنة من «الجليد فائق الأيونية». وكان العلماء يدركون وجود هذا الجليد الساخن الموصل للكهرباء، لكنهم لم يكونوا يعرفون الأشكال البلورية المحدَّدة التي يتّخذها.
ويسعى العلماء إلى معرفة الشكل الذي يتّخذه الجليد في أعماق كواكب مثل نبتون وأورانوس وكيفية سلوكه. ونظراً إلى استحالة استخراج هذا الجليد ونقله إلى الأرض، يلجأ الباحثون إلى محاكاة تلك الظروف القاسية داخل المختبر، وهو ما أنجزه فريق بقيادة أليكسيس فوريستير، من هيئة الطاقة البديلة والطاقة الذرية الفرنسية.
وضغط الفريق عيّنات من الجليد بين ماسّتين شديدتَي الصلابة داخل جهاز يُعرف بـ«خلية سندان الماس»، ثم سخّنها باستخدام أشعة الليزر إلى درجة حرارة تجاوزت 1800 كلفن، وعرَّضها لضغوط بلغت 230 غيغاباسكال، أي ما يعادل أكثر من مليونَي ضعف الضغط الجوّي للأرض، للتحقّق من وجود طور للجليد يُحتمل أن يوجد في الأوشحة الدافئة للكواكب العملاقة الجليدية.
وجاء الاكتشاف لافتاً؛ إذ كشفت تقنية حيود الأشعة السينية، التي أُجريت في المرفق الأوروبي لإشعاع السنكروترون، عن أنّ ذرات الأكسجين انتظمت في نمط يُعرف بـ«الترتيب السداسي المتراص».
وعند تجاوز ضغط 200 غيغاباسكال ودرجة حرارة 1800 كلفن، أصبح هذا الشكل الطور السائد للجليد فائق الأيونية، ليحلّ محلّ طور «المكعّب متمركز الوجه»، وفق ما أوضح الفريق في ورقته البحثية.
وعلّق مؤلّفو الدراسة: «نعلن عن رصد قاطع لطور جديد من جليد الماء تتّخذ فيه ذرات الأكسجين ترتيباً شبكياً فرعياً سداسياً متراصاً».
الأعماق السحيقة
وأضاف الباحثون، في بيان الجمعة، أنّ أهمية هذا البحث تكمن في قدرته على المساعدة في تكوين صورة أوضح لما يحدث في الأعماق السحيقة للكواكب العملاقة الجليدية في نظامنا الشمسي.
ففي كواكب مثل أورانوس ونبتون، يُعتقد أنّ «الجليد فائق الأيونية» يؤدّي دوراً في توليد مجالاتها المغناطيسية غير المألوفة. ونظراً إلى أن الشكل السداسي للبلورات قد يتمتّع بخصائص كهربائية وميكانيكية تختلف عن تلك التي يتّسم بها الشكل المكعب، فقد يغيّر هذا الاكتشاف الطريقة التي يضع بها العلماء نماذج لمحاكاة البنى الداخلية لتلك الكواكب.
وتابعوا: «قد يكون للتحوّل من النمط المعروف إلى هذا النمط الجديد تداعيات مهمّة تؤثّر في فهمنا للنماذج الكوكبية لكوكبَي أورانوس ونبتون».
