Uzay araştırmaları için tarihi deney: Elmaslar arasında sıkıştırılan su biçim değiştirdi

Evrende yaşam arayışının temel taşı kabul edilen suyun, dünya dışı gezegenlerin aşırı basınçlı ortamlarında nasıl bir form aldığı sorusu bilim dünyasında uzun süredir yanıt bekliyordu. Nevada Üniversitesi araştırmacıları, Güneş Sistemi’nin dış sınırlarında yer alan gaz ve buz devlerinin iç katmanlarındaki ekstrem koşulları laboratuvar ortamında yeniden üretti. Communications Chemistry’de yayımlanan araştırma sonuçları, aşırı basınç altındaki suyun atomik yapısının sanılanın aksine simetrisini kaybederek büküldüğünü ve bambaşka bir kimyasal karaktere büründüğünü kanıtladı.

Fizikçi Ashkan Salamat önderliğindeki araştırma ekibi, özel tasarlanmış iki elmas örs ucu arasına mikro ölçekte bir su damlası yerleştirdi. Sıkıştırma mekanizmasıyla su üzerindeki basınç 222 gigapasakalın (GPa) üzerine çıkarıldı. Bu değer, insanların Dünya yüzeyinde hissettiği atmosfer basıncının yaklaşık 2,2 milyon katına denk geliyor.

Sıkıştırılan maddenin atomik ölçekteki değişimlerini incelemek amacıyla yüksek hassasiyetli X-ışını difraksiyonu (kırınımı) yöntemine başvuruldu. Teorik fizik prensiplerine göre atomların aşırı sıkışma altında daha düzenli ve simetrik bir kristal yapıya bürünmesi beklenirken, deneyde tam tersi bir durum gözlendi; suyun moleküler bağlarının asimetrik şekilde gerildiği ve deforme olduğu saptandı.

Elde edilen veriler, bilim literatüründe bilinen 20’den fazla buz fazından biri olan ve yüksek basınç altında şekillenen “Buz-X” (Ice-X) yapısına dair kabulleri de değiştirdi. Yaklaşık 50 GPa basınçta oksijen ve hidrojen atomlarının kusursuz bir simetriye ulaştığı bilinen Buz-X, 222 GPa seviyesinde bu kararlılık sınırını aşarak tamamen yeni ve karmaşık bir yapısal rejime geçiş yaptı.

Bilim insanları, aşırı basınç altında suyun kazandığı bu yeni formun; gezegenlerin iç yoğunluğunu, ısı iletkenlik kapasitesini ve manyetik alan dinamiklerini doğrudan etkileyeceğini ifade ediyor.

Uzay teleskoplarından ve Voyager uzay araçlarından elde edilen verileri laboratuvarda doğruladıklarını belirten Dr. Ashkan Salamat, araştırmanın derin uzay keşifleri açısından kritik bir eşik olduğunu vurguladı. Derin gezegen katmanlarında suyun farklı bir atomik formda bulunması, o gezegenlerde Dünya’da eşi benzeri bulunmayan kayaç ve metal bileşiklerinin oluşabileceğini gösteriyor.

Güneş Sistemi dışındaki ötegezegenlerin yapısını ve potansiyel yaşam barındırma kapasitelerini modelleyen astrofizikçiler, yeni bulgular ışığında gezegen simülasyonlarını ve uzay sondalarından gelecek veri analiz parametrelerini yeniden yapılandıracak.