Water kent op aarde drie gezichten: vloeistof, gas en ijs. Maar in de diepe ruimte doet water iets geks. Onder extreme druk verandert het ijs in een vorm die we op onze planeet nooit tegenkomen. Het ijs verliest daarbij zelfs zijn moleculaire identiteit, schrijft universetoday.com.
Symmetrie die omslaat
In de kernen van ijsreuzen zoals Neptunus en Uranus heerst extreme druk. Meestal betekent meer druk dat atomen dichter op elkaar worden geperst — en dat structuren juist symmetrischer worden. Dat zien we ook bij bekende ijsvormen, zoals de variant die 'ijs-X' heet.
Maar er blijkt een omslagpunt te zijn. Uit de studie "Evidence for symmetry-reduction in solid H2O above 222 GPa" komt naar voren dat waterijs boven de grens van 222 gigapascal (GPa) het omgekeerde doet: de symmetrie neemt af. Het water geeft zijn moleculaire karakter op en de atomen worden gedwongen in een ongebruikelijke, asymmetrische rangschikking.
Hoe het onderzoek tot stand kwam
Het onderzoek verscheen in het wetenschappelijke tijdschrift Communications Chemistry. De leiding was in handen van Ashkan Salamat, fysicus aan de University of Nevada Las Vegas en directeur van het Nevada Extreme Conditions Lab. Hij wijst op de opmerkelijke reactie van water onder zulke extreme krachten.
Wetenschappers hebben inmiddels meer dan twintig verschillende soorten ijs geïdentificeerd. Op aarde bepaalt vooral de temperatuur hoe water bevriest. In de ruimte is dat anders: daar bepalen temperatuur én druk samen welke ijsvorm ontstaat. En die ijsvormen hebben opvallende namen: ze zijn niet vernoemd naar hun eigenschappen of de volgorde van druktoename, maar simpelweg naar de chronologische volgorde waarin onderzoekers ze ontdekten.
Waarom dit belangrijk is
Water (H2O) is een van de belangrijkste verbindingen in het zonnestelsel. Het speelt een directe rol in de dynamiek en structuur van ijsplaneten. De overgang van moleculair water naar een asymmetrische, niet-moleculaire vaste stof geeft wetenschappers nieuwe handvatten om de interne opbouw van planeten zoals Uranus en Neptunus te doorgronden.
Zulke extreme omstandigheden komen op aarde niet van nature voor. De verschuiving van symmetrie naar asymmetrie bij extreme druk markeert een fundamentele verandering in hoe we naar de fysica van water in het universum kijken.
🧠 Even simpel uitgelegd
Stel je watermoleculen voor als kleine driehoekjes van twee waterstofbollen en één zuurstofbol. Op aarde blijven die driehoekjes heel, ook als water bevriest. Maar druk ze samen met een kracht van 222 gigapascal, dan breken de driehoekjes uit elkaar. De bollen schuiven door elkaar in een rommelige, asymmetrische stapeling. Het is geen water meer zoals wij het kennen, maar een totaal ander soort vast materiaal. Precies dat gebeurt vermoedelijk diep in de kernen van Uranus en Neptunus.