Fransa Alternatif Enerjiler ve Atom Enerjisi Komisyonu bünyesindeki araştırma ekibi, laboratuvar ortamında suyu 2,3 milyon atmosferlik basınca maruz bırakarak 2 bin 357 dereceye kadar ısıttı ve maddenin bilinen katı-sıvı hallerinden farklı yeni bir buz yapısına dönüştüğünü tespit etti. Dr. Alexis Forestier liderliğindeki ekip, elmas uçlar arasına sıkıştırdığı su örneklerini 230 gigapaskala kadar varan bir basınç altında tutarken eş zamanlı olarak lazerlerle ısıttı ve bu koşullarda suyun buharlaşmasının aşırı basınç nedeniyle engellendiğini gözlemledi. Maddenin, teoride varlığı öngörülen ancak bugüne kadar deneysel olarak kanıtlanamayan sıkı paketlenmiş altıgen süperiyonik buz yapısına geçtiği belirlendi. Elde edilen sonuçlara göre bu yapı, suyun ne tam anlamıyla katı ne de tam anlamıyla sıvı davrandığı bir evreyi temsil ediyor.
Elde edilen bulgulara göre bu yeni buz formunda oksijen atomları katı bir kafes içinde sabit kalırken hidrojen parçacıkları sıvılara özgü bir serbestlikle hareket ediyor. Araştırmacılar, maddenin bu alışılmadık evresinin Güneş Sistemi’ndeki gezegen modellerini kökten değiştirebilecek nitelikte olduğunu bildirdi. Söz konusu süperiyonik buz yapısının, Uranüs ile Neptün gibi buz devi gezegenlerin çekirdeklerinde yer alabileceği ihtimali üzerinde duruluyor. Bu yapının, adı geçen gezegenlerde gözlemlenen karmaşık ve asimetrik manyetik alanların oluşum mekanizmasına ilişkin önemli ipuçları sunabileceği ifade ediliyor.
Buz devi gezegenlerin manyetik alanları, bilim insanlarını uzun süredir meşgul eden bir bilmece olarak biliniyor; zira Dünya’nın manyetik alanı nispeten düzenli bir yapı sergilerken Uranüs ve Neptün’ün manyetik alanları eğik ve düzensiz bir görünüm sergiliyor. Araştırmacılar, gezegen çekirdeklerinde yüksek basınç ve sıcaklık koşullarında oluşabilecek süperiyonik buz katmanlarının, bu düzensiz manyetik alanların kaynağını açıklayabileceği değerlendirmesinde bulunuyor. Laboratuvarda üretilen yeni buz yapısı, söz konusu gezegenlerin iç kesimlerinde hüküm süren koşulların dünya üzerinde ilk kez bu ölçekte yeniden oluşturulmasına imkan tanıdı ve böylece kuramsal modellerin sınanması için somut bir zemin sağladı.
Suyun yüksek basınç altındaki davranışı, gezegen biliminin yanı sıra malzeme fiziği açısından da kritik bir araştırma alanı olarak öne çıkıyor. Bilim insanları, suyun bilinen üç temel halinin ötesinde çok sayıda buz polimorfu bulunduğunu ve bunların her birinin farklı basınç-sıcaklık koşullarında kararlı hale geldiğini uzun zamandır biliyor. Ancak süperiyonik buz olarak adlandırılan bu özel yapı, hem atom düzeyindeki davranış biçimi hem de gezegen çekirdeklerindeki olası rolü nedeniyle diğer buz formlarından ayrılıyor. Yeni deneysel kanıt, kuramsal hesaplamalarla öngörülen bu yapının gerçek koşullarda var olabileceğini göstermesi bakımından ayrı bir değer taşıyor.
Araştırmanın yöntemi de dikkat çekici ayrıntılar barındırıyor; elmas uçlar arasına yerleştirilen su örnekleri, iki uç arasında sıkıştırılarak Dünya atmosfer basıncının milyonlarca katına ulaşan bir yük altına alındı. Bu sırada lazer ışınlarıyla örneklere eş zamanlı ısı uygulandı ve maddenin yapısal değişimi anlık olarak izlendi. Ekip, basınç ve sıcaklığın birlikte kontrol edildiği bu düzenek sayesinde suyun alışılmadık evresini doğrudan gözlemleme fırsatı buldu. Elde edilen veriler, gezegen çekirdeklerinde benzeri koşulların nasıl bir madde davranışı üretebileceğine dair somut bir çerçeve sunuyor.
Uzmanlar, süperiyonik buzun yalnızca gezegen bilimi açısından değil, yüksek basınç fiziği ve enerji araştırmaları bakımından da uzun vadeli etkiler doğurabileceği görüşünde. Maddenin bu evresindeki iyon hareketliliği, gelecekte yeni malzeme tasarımlarına veya enerji depolama teknolojilerine ilham verebilecek nitelikte görülüyor. Ancak araştırmacılar, bulguların henüz laboratuvar ölçeğinde kaldığını ve gezegen çekirdeklerindeki gerçek koşullarla birebir örtüşüp örtüşmediğinin ilerleyen çalışmalarla sınanması gerektiğini vurguluyor. Ekip, deneysel sonuçların kuramsal modellerle uyumlu çıkmasının, buz devi gezegenlerin iç yapısına dair mevcut anlayışı gözden geçirmeyi gerektirebileceğini dile getiriyor.
