Πλανήτες με... μαύρο πάγο στην καρδιά

Πλανήτες με... μαύρο πάγο στην καρδιά
Καλλιτεχνική απεικόνιση των παγωμένων κόσμων

Πριν από 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια μια κοσμική ιδιομορφία έλαβε χώρα δημιουργώντας τον χρόνο, τον χώρο, την ύλη και την ενέργεια που έχτισαν το Σύμπαν. Λίγο αργότερα, όταν δηλαδή το Σύμπαν είχε ηλικία μόλις 10-43 δευτερόλεπτα και μέγεθος ίσο με το μήκος Planck (περίπου 10-35 μέτρα), τα πράγματα άρχισαν να παίρνουν τον δρόμο τους. Τα τελευταία χρόνια, για πρώτη φορά στην ιστορία της ανθρωπότητας, έχουμε αρχίσει να τσαλαβουτάμε, έστω αδέξια, σε αυτό τον ωκεανό γνώσης, ανακαλύπτοντας τους θεμελιώδεις λίθους του κόσμου που μας περιβάλλει. Τελευταία «κατάκτηση» μια εξωτική μορφή πάγου, που κανονικά δεν θα έπρεπε να υπάρχει, αλλά τελικά ίσως κρύβεται στο εσωτερικό του Ποσειδώνα και του Ουρανού, εκεί που το νερό δεν έχει καμία σχέση με τη μορφή που το βλέπουμε στις θάλασσες, στα ποτάμια και τις λίμνες της Γης.

Από την κατάψυξη στο Σύμπαν

Ο υπεριοντικός πάγος είναι πιο παράξενος και από το όνομά του. Οι επιστήμονες τον «κυνηγούν» εδώ και χρόνια, συγκεκριμένα από το 1988, όταν μια πρωτόγονη προσομοίωση σε υπολογιστή έδειξε ότι υπό συνθήκες ακραίας πίεσης και θερμοκρασίας, το νερό παίρνει μια εξωτική, σχεδόν μεταλλική μορφή. Οι αστρονόμοι πιστεύουν πλέον ότι σε ολόκληρο το ηλιακό σύστημα το μεγαλύτερο μέρος του νερού που κρύβεται κάτω από την επιφάνεια παγωμένων πλανητών έχει πιθανότατα τη μορφή υπεριοντικού πάγου. Και τυχόν επιβεβαίωση αυτής της υπόθεσης θα λύσει πολλά από τα μυστήρια που συνδέονται με τον σχηματισμό πλανητών όπως ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας.

Το μεγάλο βήμα για την κατανόηση αυτής της εξωτικής μορφής ύλης έγινε πρόσφατα στο Εργαστήριο Ενεργειακής Ερευνας στο Μπράιτον της Νέας Υόρκης. Εκεί οι επιστήμονες βομβάρδισαν μια σταγόνα νερού με μια ισχυρότατη δέσμη λέιζερ, δημιουργώντας ένα κρουστικό κύμα που αύξησε την πίεση του νερού σε εκατομμύρια ατμόσφαιρες και τη θερμοκρασία του σε χιλιάδες βαθμούς Κελσίου. Στο ίδιο κλάσμα του δευτερολέπτου ακτίνες Χ «κοίταξαν» βαθιά μέσα στη δομή του νερού. Οπως αποκαλύφθηκε, το νερό μέσα στο κρουστικό κύμα δεν εξαερώθηκε. Παραδόξως -αλλά ακριβώς όπως είχαν προβλέψει οι ερευνητές- τα άτομά του «πάγωσαν», σχηματίζοντας κρυσταλλικό πάγο.

Τα ευρήματα αυτά επιβεβαίωσαν την ύπαρξη του «υπεριοντικού πάγου», μιας νέας μορφής νερού με παράξενες ιδιότητες. Σε αντίθεση με τον γνωστό πάγο που βρίσκεται στον καταψύκτη μας ή στον Βόρειο Πόλο, ο υπεριοντικός πάγος είναι μαύρος, ζεστός και ένας κύβος του ζυγίζει τέσσερις φορές περισσότερο από τον κανονικό.

Αν και θεωρητικά η ύπαρξή του είχε προβλεφθεί εδώ και περισσότερα από 30 χρόνια, μόνο τώρα οι επιστήμονες αρχίζουν να ξετυλίγουν το μυστηριώδες κουβάρι που τον περιβάλλει. Υπό ακραία πίεση και θερμότητα, οι προσομοιώσεις πρότειναν ότι οι μοριακοί δεσμοί του νερού σπάνε. Με τα άτομα οξυγόνου κλειδωμένα σε ένα κυβικό πλέγμα, τα άτομα υδρογόνου αρχίζουν να μεταπίπτουν ακατάπαυστα από τη μια θέση στην άλλη εντός της κρυσταλλικής δομής. Οι μεταπτώσεις αυτές είναι τόσο γρήγορες που τα άτομα υδρογόνου -τα οποία ιονίζονται μετατρεπόμενα ουσιαστικά σε θετικά φορτισμένα πρωτόνια- φαίνεται να κινούνται σαν υγρό.

Αυτό υποδηλώνει ότι ο υπεριοντικός πάγος άγει τον ηλεκτρισμό, όπως ένα μέταλλο, με τα άτομα υδρογόνου να παίζουν τον ρόλο των ηλεκτρονίων. Εχοντας αυτά τα χαλαρά άτομα υδρογόνου να κινούνται συνεχώς, η εντροπία -δηλαδή η αταξία του συστήματος- ενισχύεται κατακόρυφα. Με τη σειρά της, η αύξηση της εντροπίας θα έκανε αυτόν τον πάγο πολύ πιο σταθερό από άλλα είδη κρυστάλλων, προκαλώντας κατακόρυφη άνοδο του σημείου τήξεώς του. Ενας πάγος που είναι αδύνατον να λιώσει, με άλλα λόγια.

Οταν το «Voyager 2» έφτασε στο εξωτερικό ηλιακό σύστημα, ήρθε αντιμέτωπο με ανεξήγητες ανωμαλίες στα μαγνητικά πεδία του Ουρανού και του Ποσειδώνα. Τα πεδία γύρω από τους άλλους πλανήτες του ηλιακού συστήματος φαίνεται να αποτελούνται από ισχυρά καθορισμένους βόρειους και νότιους πόλους. Σχεδόν σαν να έχουν μαγνητικές ράβδους στους πυρήνες τους, ευθυγραμμισμένους με τους άξονες περιστροφής τους. Αυτό που οι αστρονόμοι περιγράφουν ως πλανητικό «δυναμό», όταν το μάγμα από το εσωτερικό των πλανητών ανεβαίνει προς την επιφάνεια και στροβιλίζεται καθώς ο πλανήτης περιστρέφεται, βλασταίνοντας τεράστια μαγνητικά πεδία. Αντίθετα, τα μαγνητικά πεδία στον Ουρανό και τον Ποσειδώνα φαίνεται να διαθέτουν περισσότερους από δύο πόλους. Επίσης δεν ευθυγραμμίζονται με τον άξονα περιστροφής των πλανητών. Αν και είχαν προταθεί διάφορες θεωρίες για την εξήγηση αυτού του φαινομένου, όλες παραβίαζαν βασικές αρχές της γνωστής Φυσικής. Η ύπαρξη, όμως, υπεριοντικού πάγου στον πυρήνα αυτών των πλανητών προσφέρει μια εξαιρετικά κομψή λύση. Και αυτό γιατί τα ιόντα υδρογόνου μέσα στο υπεριοντικό πλέγμα θα μπορούσαν κάλλιστα να δημιουργούν αυτά τα παράξενα μαγνητικά πεδία.

Στην εύλογη ερώτηση «και τι μας ενδιαφέρουν τα μαγνητικά πεδία του Ουρανού και του Ποσειδώνα», υπάρχει μια χρηστική και μια ουσιαστική απάντηση. Αφενός τα μαγνητικά πεδία παρέχουν ζωτικής σημασίας πληροφορίες για τον εσωτερικό χώρο και την εξέλιξη των πλανητών, σε έναν εκ των οποίων διαβιούμε. Αφετέρου, η επιστήμη δεν χρειάζεται να απαντά με «οδηγίες χρήσης» για όσα ανακαλύπτει. Ο αγώνας για γνώση οφείλει να είναι διαρκής, χωρίς «απολογίες». Αλλωστε όταν ο πρώτος άνθρωπος έτριψε ένα κομμάτι μέταλλο σε ύφασμα, διαπιστώνοντας ότι όταν αφεθεί ελεύθερο δείχνει πάντα προς μια κατεύθυνση, δεν θα μπορούσε να φανταστεί ότι μόλις είχε ανακαλύψει την πυξίδα.

*Αναδημοσίευση από τον Φιλελεύθερο που κυκλοφορεί το Σαββατοκύριακο 12-13 Σεπτεμβρίου