Mit einem hochenergetischen Laser haben Wissenschaftler eine besondere Form von Eis erzeugt. Im Weltraum kommt es wohl häufiger vor. Was hat es mit der geheimnisvollen Substanz auf sich?
Millot, Coppari, Hamel, Krauss/ LLNL
Mithilfe eines Diamanten riefen Forscher eine Serie von Schockwellen im Wasser hervor (künstlerische Darstellung).
Montag, 20.05.2019
12:55 Uhr
Fest, flüssig, gasförmig oder ganz anders – Forscher wollten herausfinden, in welcher Form Wasser unter extremen Bedingungen im Weltraum zu finden ist. Sie haben eine ungewöhnliche Variante entdeckt: An vielen Orten im All könnte aus Wasser schwarzes, heißes Eis entstanden sein, das vier Mal schwerer ist als die normale Form, berichten die Wissenschaftler im Fachmagazin „Nature“.
Marius Millot und seine Kollegen haben am Laboratory for Laser Energetics der University of Rochester Wasser mit einem der stärksten Laser weltweit beschossen. Dadurch stieg der Druck im Wasser für einen winzigen Moment auf mehr als 100 Gigapascal – das ist ungefähr eine Million Mal mehr als der Luftdruck auf der Erde. Gleichzeitig erreichte die Temperatur mehr als 1700 Grad Celsius.
In dem Moment, in dem das Laserlicht auf das Wasser traf, schickten die Forscher Röntgenstrahlen durch das Material und machten die ungewöhnliche Eisform erstmals sichtbar. Das Eis ist teils fest, teils flüssig. Einzelne Wassermoleküle zerbrechen darin.
Ein ganz neuer Zustand Materie
Sauerstoff und Wasserstoff verhalten sich dadurch unterschiedlich. Der Sauerstoff sitzt in einem würfelförmigen Raster, während der Wasserstoff zwischen verschiedenen Positionen im Eiskristall umherspringt. Die Bewegung ist so schnell, dass die ionisierten Wasserstoffatome wie eine Flüssigkeit erscheinen.
Die Struktur des Eises erinnere an ein Metall, berichten die Forscher. Möglicherweise leite es Strom, wobei der geladene Wasserstoff die Elektronen ersetze. Die umherwandernden, positiv geladenen Teilchen sorgten auch dafür, dass das heiße Eis nicht schmelze.
Ob es sich bei dem besonderen Eis um einen neuen Aggregatzustand von Wasser handelt oder um etwas vollkommen Neues, diskutieren Forscher noch. Da die Wassermoleküle zerteilt würden, sei das Eis wohl eher ein ganz neuer Zustand von Materie, argumentiert die Physikerin Livia Bove von der Universität Pierre und Marie Curie in Paris im Magazin „Wired“. Sie war nicht an der Studie beteiligt und hält die Neue-Materie-Theorie für deutlich spektakulärer als einen neuen Aggregatzustand.
Obwohl zuvor noch niemand das heiße, schwarze Eis beobachtet hatte, gehen Millot und Kollegen davon aus, dass es im All weitverbreitet ist. So könnte etwa das Innere der Planten Uranus und Neptun aus dem ungewöhnlichen Material bestehen. Dass dieses existiert, hatten Wissenschaftler bereits vor 30 Jahren in einer Computersimulation vorhergesagt und seither nach einem Beleg gesucht.