धातुरुपी पाणी - विश्वातील सर्वात मुबलक असणारी पाण्याची पाचवी अवस्था

घन बर्फ, द्रवरुप पाणी, वाफ आणि प्लाझ्मा ह्या पाण्याच्या सर्वसाधारण अवस्था मानल्या जातात. कोणत्याही पदार्थाला बाह्य साधनाने उष्णता दिली की त्यांतील रेणूंमध्ये असणारे सहसंयूज बंध हे शिथिल होऊन पदार्थ प्रसरण पावतो व त्याचे द्रवात, आणखी उष्णता दिली की वायूत (वाफ) आणि एका विशिष्ट तापमानाच्या पुढे त्याला उष्णता दिली की त्या पदार्थाच्या अणूतील इलेक्ट्रॅान वेगळे होऊन त्याचे प्लाझ्मात रुपांतर होते.या प्लाझ्मात पदार्थांच्या अणूंमधील इलेक्ट्र्रॅान, प्रोटॅान आणि न्युट्र्रॅान या कणांची यादृश्चिक गतीने हालचाल चालू असते. पण या सर्व अवस्थांनंतर शास्त्रज्ञांनी पाण्याची एक नवीन विचित्र अवस्था शोधून काढली आहे. ही विचित्र अवस्था घनरुप बर्फाच्या आधीची अवस्था नाही, तर ती प्लाझ्माच्या नंतरची अवस्था आहे.

सध्याच्या चालू वर्षात अमेरिकेतील ब्रिकटोन येथील लेझर एनर्जेटीक प्रयोगशाळेत शास्त्रज्ञांनी एक अभिनव प्रयोग केला. या प्रयोगात एका पाण्याच्या लहान थेंबावर जगातील एका शक्तीशाली लेझर किरणाच्या शलाकेने मारा केला गेला. लेझर किरण हे एक विशिष्ट प्रकारचे कृत्रिम प्रकाशकिरण असतात, या किरणांची शक्ती इतकी भेदक असते की  ते धातूसारख्या कठीण पदार्थावर भेग पाडू शकते. ज्याक्षणी त्या लहानश्या पाण्याच्या थेंबावर शक्तीशाली लेझर शलाकेचा मारा पडला त्यावेळी त्या थेबांच्या लहानश्या घनफळावर प्रचंड दाब आणि उष्णता निर्माण झाली. त्या भागावरचे तापमान हजारो अंश सेल्सिअसपर्यंत पोहचले. तेव्हा क्ष-किरण विर्वतन छायाचित्रणाद्वारे त्या नव्या पाण्याच्या अवस्थेचा शोध घेतला गेला. ही पाण्याची विचित्र अवस्था बर्फ, वाफ आणि प्लाझ्मा सर्वांपेक्षा वेगळे भौतिक गुणधर्म दाखवत होती. ही पाण्याची धातूरुप अवस्था आहे. या अवस्थेत पाणी हे काळ्याकुट्ट घन कोळश्याच्या लहानश्या गोळ्याप्रमाणे भासते.  या अवस्थेत पाण्यातील ऑक्सिजनचे अणू हे केंद्राभोवती एकरुप अवस्थेत एखाद्या स्फटिकाप्रमाणे असतात आणि हायड्रोजन अणू त्याभोवती इतस्तत भटकत असतात. पाण्याची ही विशिष्ट घनरुप अवस्था उष्णता आणि विद्यूत यांची चांगली वाहक आहे. 

    या पाण्याच्या नवीन अवस्थेचे सैद्धांतिक भाकीत हे सुमारे ३० वर्षांपूर्वी केले गेले होते. ते भाकीत आज ब-यापैकी सत्यात उतरले असे मानायला हरकत नाही, असे शास्त्रज्ञ म्हणू लागले आहेत.

आता एक महत्वाचा प्रश्न उभा राहतो की आपल्या पृथ्वीवर सूर्यमालेत तसेच संपूर्ण विश्वात असलेल्या विपूल पाण्याचा साठा हा याच नव्या अवस्थेत असेल का? कित्येक शास्त्रज्ञ असा दावा करतात की आपल्या सूर्यमालेतील जे गुरु,शनी, युरेनस आणि नेपच्यून सारखे मोठे ग्रह आहेत. त्यांच्या पृष्ठभागाखाली असणा-या विविध मूलद्रव्यांच्या थरांपैकी पाण्याचा थर हा या अवस्थेसारखा धातूरुप असावा. यातील आढळणारे धातूरुप पाणी हे पृथ्वीतलावर असणा-या पाण्याच्या प्रमाणापेक्षा हजारो पटीने जास्त असेल. हे पाणी धातूरुपात असण्याचे कारण की या ग्रहांच्या पृष्ठभागाखाली त्यांना उच्च दाब आणि तापमान यांचा सामना करावा लागतो. व तेथे ते धातूरुपाशिवाय इतर कोणत्याही अवस्थेत उपलब्ध असू शकत नाही.

हा शास्त्रज्ञांचा सिद्धांत जर प्रायोगिक पातळीवर खरा ठरला तर आपल्या सूर्यमालेच्या बाहेर सुदूर विश्वात जेथे ग्रहमाला असतील तेथील युरेनस, नेपच्यून सारख्या थंड असणा-या ग्रहांच्या पृष्ठभागाच्या खालच्या थरांत मिथेन आणि अमोनियासारख्या सेंद्रीय पदार्थांबरोबर मुबलक प्रमाणात घन धातूरुपी पाणीही आढळू शकेल.

पाण्याच्या या अनोख्या अवस्थेबाबतचे हे संशोधन खगोल-रसायनशास्त्र या विषयातील मानवाच्या ज्ञानात भर घालेल हे नक्की!  

संदर्भसूची:

• https://www.quantamagazine.org/black-hot-superionic-ice-may-be-natures-most-common-form-of-water-20190508/?fbclid=IwAR3Sy1snHgGglPfyLpHISXoUeLhRd_DjYqjjIlzKWV4NaKPmDaRMHkOIVBI