Bilim & Teknoloji

Suyun Siyah, Sıcak ve Katı Bir Hali Keşfedildi

Geçtiğimiz günlerde, New York’ta bulunan bir laboratuvardaı tuhaf bir deney yapıldı. Bilim insanları, bir lazere bir damla su püskürttüler. Suyun basıncı, atmosfer basıncının milyonlarca katına, sıcaklığı ise binlerce dereceye yükseldi. Bu sırada suyun bugüne kadar hiç tespit edilememiş bir formu meydana geldi: Siyah ve sıcak buz ya bilimsel adıyla süper iyonik buz!

Dünyanın en güçlü lazerlerinden birisinin bulunduğu New York Brighton Labotuvarı’nda, suyla ilgili tarihin en önemli keşiflerinden birisi yapıldı. Bugün konuşacaklarımız ise söz konusu keşfin bir adım ötesine geçiyor. Ancak önce bahsettiğimiz su halini biraz daha tanıyalım. Sonra size anlatacaklarımız var.

Laboratuvar ortamında, çok çok küçük boyutlarda gözlemlenen yeni su hali, iki açıdan oldukça garip. Zira aşırı derecede ısıtılmış olmasına rağmen suyun buhar olmasıyla değil, katılaşmasıyla oluşuyor. Lazerin etkisiyle su atomlar katı hale geçecek şekilde kristalize oluyorlar. Bir başka deyişle su, binlerce derecelik lazer etkisi altındayken buzumsu bir hale bürünüyor.

Bilim insanları suyun bu yeni haline “süper iyonik buz” adını verdiler. Söz konusu siper iyonik buz, kutuplardaki ve buz dolabınızdaki beyaz ve soğuk buzun aksine, siyah ve sıcak. Ayrıca aynı hacimdeki beyaz buza göre 4 kat daha ağır. 1990’lı yılların başında yapılan araştırmalar, teoride suyun böyle bir halinin bulunabileceğini öngörüyordu. Nitekim böylesine somut bir kanıt elde edilememişti.

Şimdi sıkı durun: Süper iyonik buz ya da sıcak ve siyah buz, evrenin her yerinde (olabilir)!

Bırakın başka sistemleri, Güneş Sistemi’nde bile bir uydu ya da gezegende su bulduğumuzda sevinçten havalara uçuyoruz. Bu önemli su hali keşfini gerçekleştiren bilim insanlarına göre süper iyonik buz, evrendeki en yaygın su hali olabilir. Hatta bu konuda bazı önemli bulgular da var.

Süper iyonik buzun bizim bildiğimiz sıradan buza kıyasla 4 kat daha ağır olması, daha az alana daha çok su sığdırabileceği anlamına geliyor. Güneş Sistemi’nin buzul devleri olan Neptün ve Üranüs’te, Dünya, Enceladus ve Europa gibi cisimlerde olduğu gibi katı buzun yanı sıra, süper iyonik buzun da olduğu düşünülüyor.

Daha önce bilinen tüm su buzu halleri, temel olarak iki hidrojen ve bir oksijen atomuna sahip olan su moleküllerinden oluşuyordu. Süper iyonik buzda ise durum farklı. Bu buz halinde su molekülleri parçalanmış şekilde sıvı ve katının iç içe geçmiş haliyle bulunuyorlar. Sıvı derken, göz ile görebileceğiniz miktarda değil, moleküler düzeyde bir sıvı halden bahsediyoruz. Oksijen atomları küp şeklinde bir kafes yapısıyla bağlanırken, hidrojen atomları bu katı küplerin içerisine sıvı halinde serbestçe hareket edebiliyor.

Oldukça sıra dışı, hayal etmesi güç ve son derece tuhaf! öyle değil mi?

Uzmanlara göre bundan 5 yıl öncesine kadar böyle bir deney gerçekleştirip, söz konusu gözlemleri yapmak imkansızdı. Süper iyonik buzun keşfi bize Dünya benzeri gezegenleri, suyun evrende nasıl dağılım gösterdiğini öğrenmemiz ışık tutacak. Bunun dışında kuantum fiziğine ilişkin bilgisayar simülasyonlarında yepyeni teknikler denenebilecek. Daha güçlü yapıya sahip malzemeler için süper iyonik buzun moleküler yapısından ilham alınacak.

Bilimsel bilgi birikimi ve araştırma teknikleri, böyle keşiflerin temelini son 30 yıldan beri atıyor. İlk olarak 1988’de bilgisayar yazılımlarından destek alınacak simüle edilen su halleri arasında, bugün varlığı kesin olarak kanıtlanan “süper iyonik buz” da vardı. Bakalım bu ilginç buz ile ilgili ilerleyen yıllarda neler öğrenebileceğiz.

X