Onderzoekers hebben twee ongebruikelijke fasen van ijs geïdentificeerd die ontstaan onder omstandigheden van extreme druk en temperatuur. Deze wetenschappelijke vondst biedt mogelijk een antwoord op de vraag waarom planeten zoals Neptunus en Uranus afwijkende magnetische velden vertonen. Volgens een artikel van newscientist.com zouden deze specifieke ijsvormen diep in het binnenste van deze ijsreuzen kunnen voorkomen.
Het ijs dat op aarde voorkomt, is slechts één van de vele bekende fasen van waterijs. In totaal zijn er meer dan twintig verschillende fasen bekend, waarbij elke variant een eigen kristalstructuur van moleculen bezit. Wanneer de druk en temperatuur drastisch stijgen, herschikken de zuurstof- en waterstofatomen zich, wat leidt tot unieke elektrische en mechanische eigenschappen.
Om deze zeldzame fasen te kunnen bestuderen, maakten wetenschappers gebruik van een diamantaanval, een instrument dat in staat is om watermoleculen samen te persen tot een druk van miljoenen atmosferen. Gunnar Weck, werkzaam bij de Franse Commissie voor Alternatieve Energie en Atoomenergie, leidde een team dat deze monsters vervolgens met lasers verhitte tot temperaturen van duizenden graden. Zoals beschreven door , leidde dit proces tot de ontdekking van een 'hexagonaal dichtgepakt' (hcp) ijs.
Dit hcp-ijs wijkt fundamenteel af van het conventionele ijs. Terwijl het netwerk van zuurstofatomen een vaste structuur behoudt, kunnen de waterstofatomen zich vrij bewegen, vergelijkbaar met de dynamiek in een vloeistof. Deze eigenschap classificeert het materiaal als een 'superionische fase'. Een direct gevolg hiervan is dat dit type ijs een veel sterkere elektrische geleidbaarheid vertoont dan andere ijsvormen. In de rapportage van wordt uitgelegd dat deze geleidbaarheid essentieel is voor het begrijpen van de interne opbouw van planeten.
De ontdekking van superionisch ijs werpt een nieuw licht op de magnetische velden van Neptunus en Uranus. Deze velden zijn ongebruikelijk omdat ze zowel gekanteld zijn als niet centraal in de planeet liggen. Waar het magnetisch veld van de aarde wordt gegenereerd door een dynamo in de kern, suggereren gegevens van ruimtesondes dat dit bij de ijsreuzen anders verloopt. De elektrische geleidbaarheid van superionisch ijs zou kunnen betekenen dat de magnetische velden worden veroorzaakt door stromen van elektrische ladingen in ijslagen die zich dichter bij het oppervlak bevinden.
Volgens de analyse van sluit dit model aanzienlijk beter aan bij de data die door ruimtevaartuigen zijn verzameld.