Als Kinder lernen wir in der Schule als Erstes die Aggregatzustände von Wasser: fest, flüssig und gasförmig. Aber anders als es klingt und als wir unser Leben lang glauben, sind das nicht die einzigen. Wissenschaftler des Lawrence Livermore National Laboratory in Kalifornien haben in der Zeitschrift Nature eine Studie veröffentlicht, in der sie die jüngste Entdeckung von superionisches Wasser Vor dreißig Jahren von theoretischen Physikern vorhergesagt, wurde sie erst jetzt wirklich beobachtet.

Was ist superionisches Wasser?

Superionisches Wasser ist eine andere Form von Wasser. Es entsteht, wenn die Flüssigkeit auf hohe Temperaturen und hohen Druck trifft. Unter diesen Bedingungen wird es dicht und heiß und hat die Struktur und das Verhalten eines Metalls.

Wie kann Wasser gleichzeitig fest und flüssig werden?

Um zu verstehen, wie das Superionenphänomen funktioniert, muss man mit den Grundlagen beginnen: Wasser besteht aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom - daher die berühmte Formel H2O. Normalerweise gruppieren sie sich V-förmig, wobei das Sauerstoffatom die beiden Wasserstoffatome verbindet.

Illustration der Bildung von superionischen Eiswürfeln durch die von Lasern erzeugte Hitze und den Druck.

Das gewöhnliche Eis, das wir kennen und täglich benutzen, heißt 1H, und die H20-Moleküle gruppieren sich zu Sechsecken. Aber es gibt noch andere Formen, die sich je nach Temperatur und Druck im Moment des Gefrierens auf unterschiedliche Weise strukturieren. Die Wissenschaft kennt mindestens zwölf davon.

Die Wissenschaftler von Lawrence Livermore verwendeten zwei Diamantstücke, um eine bestimmte Menge Wasser mit einem Druck von 25.000 Kilogramm pro Quadratzentimeter zu komprimieren. So entstand Eis VII, das etwa 60 Prozent dichter als gewöhnliches Wasser und bei Raumtemperatur fest ist.

Dann setzten sie Laserlicht ein, um Schockwellen im Eis zu erzeugen, die seine Temperatur um Tausende von Grad Celsius erhöhten und einen Druck ausübten, der mehr als eine Million Mal so hoch war wie der der Erdatmosphäre. Das superionische Eis wurde bei einer Temperatur von 4.700 Grad Celsius flüssig.

Wo ist es möglich, gleichzeitig festes und flüssiges Wasser zu finden?

Die Wissenschaftler glauben, dass diese Eisbildung auf verschiedenen Planeten des Sonnensystems und darüber hinaus vorkommt, darunter auch auf Neptun und Uranus. Möglicherweise kann die Entdeckung sogar dazu beitragen, das Verhalten des Magnetfelds dieser Planeten zu erklären, in deren Atmosphären es ständig Diamantenschauer gibt.