Tokyo-lab perst water in vorm die alleen diep in de aarde voorkomt
Vergeet het ijs in uw vriezer. Wetenschappers in Japan hebben een vorm van water gecreëerd die zo exotisch is dat deze van nature nergens op het aardoppervlak voorkomt. Het bestaat alleen honderden kilometers ondergronds, onder drukken zo immens dat ze een onderzeeër tot een stipje zouden verpletteren.
Onderzoekers van de Universiteit van Tokio hebben het bestaan bevestigd van een lang-getheoretiseerde waterstructuur genaamd IJs-XIX. Het team gebruikte apparaten genaamd diamant-aambeeldcellen, die functioneren als 's werelds krachtigste bankschroef, om een klein watermonster tussen twee diamanten samen te persen. Ze genereerden drukken van meer dan 30 gigapascal – dat is 300.000 keer de druk die wij op zeeniveau ervaren. Dit bootst omstandigheden na diep in de aardmantel worden aangetroffen, de rotsachtige laag tussen de korst en de kern. Onder deze ongelooflijke stress herschikten de watermoleculen zich tot een zeer geordend, dicht kristallijn rooster, waardoor voor het eerst IJ-XIX in een lab werd geboren.
De prestatie ging minder over het maken van nieuw ijs en meer over het oplossen van een praktisch planetaire mysterie. Geologen weten al lang dat er meer water circuleert tussen het aardoppervlak en het binnenste dan eerder werd gedacht, maar de mechanica van hoe water diep ondergronds wordt opgeslagen en verplaatst, was onduidelijk. IJ-XIX levert een cruciaal stukje van die puzzel. De stabiele, dichte structuur suggereert dat het kan fungeren als een primair voertuig om watermoleculen vast te leggen en te transporteren door de intense hitte en druk van de mantel. Dit is niet water als vloeistof of damp, maar water dat letterlijk is geïntegreerd in het weefsel van de rots zelf.
Een diepe aardreservoir met wereldwijde impact
Deze ontdekking is belangrijk omdat het een deel van de diepe waterkringloop van de planeet direct verklaart. Vulkaanuitbarstingen stoten constant waterdamp uit het binnenste van de aarde uit, terwijl tektonische processen oppervlaktewater de mantel in trekken. IJ-XIX blijkt een sleutelrol te spelen in dit ondergrondse opslagsysteem en houdt mogelijk enorme hoeveelheden water vast die uiteindelijk over miljoenen jaren terugkeren om onze oceanen aan te vullen. Het is een slow-motion, planetaire recyclingprogramma dat recht onder onze voeten plaatsvindt.
De implicaties reiken verder dan onze eigen planeet. Begrijpen hoe water zich onder extreme druk gedraagt, verandert hoe we naar andere werelden kijken. De binnenkant van grote manen zoals Jupiter's Europa of Saturnus' Ganymedes, of zelfs waterrijke exoplaneten, zouden vergelijkbare hoge-druk ijsfasen kunnen herbergen. Het werk van het Tokio-team biedt een nieuwe blauwdruk voor wat we moeten zoeken bij het modelleren van de geologie en potentiële bewoonbaarheid van deze verre lichamen. Als de aarde IJ-XIX als een diep reservoir gebruikt, doen andere werelden dat misschien ook.
(Zie ook: Natuurkunde lost het plakkerige-flesprobleem op)
(Zie ook: Het verrassende biologische mechanisme van roodlichttherapie)
Het creëren van IJ-XIX in een laboratorium in Tokio sluit een hoofdstuk in de fundamentele fysica af en opent tegelijkertijd een nieuw hoofdstuk in de planetaire wetenschap. Het herinnert ons eraan dat sommige van de diepste geheimen van de aarde – en processen die essentieel zijn voor het in stand houden van de oppervlaktewereld die we kennen – besloten liggen in het gedrag van een eenvoudig molecuul onder onvoorstelbare stress. De vondst bewijst dat zelfs iets zo vertrouwds als water nog steeds diepgaande verrassingen in petto heeft, en dat we om de oceanen te begrijpen, eerst de verpletterende diepten eronder moeten begrijpen.
