Konstigt är den fasta delen av planeten sannolikt gjord av is - den kristallina formen av vatten, eller H2O, precis som vi har på jorden. Men vem som helst som har druckit en isig dryck på en varm sommarftermiddag vet hur snabbt is kan smälta. Hur blir isen så het, men förbli den soliga isen av iglo och cocktails?
Sanningen ligger i den underliga, nästan otroliga världen av kemi och fysik: det finns mer än en typ av is, gjord av samma typ av vatten som du dricker varje dag. Faktum är att det finns minst 17 faser av is som forskare har hittat hittills, vilket gör is till ett mycket mer komplicerat material än vad som tidigare hade trott.
Forskare har återskapat villkoren för att göra dessa ovanliga istyper i sina laboratorier, inklusive is X och XVI - de högtryckssyrar som forskarna tror finns i Gliese 436 b.
En konstnärs intryck av Gilese 436b med ett kometliknande moln av väte. Också avbildad är förälderstjärnan, som är en svag röd dvärg som heter Gliese 436. Vätet förångas från planeten på grund av extrem strålning från stjärnan. (Foto: ESA / Hubble / Public Domain)
Det visar sig att vatten, häftning av våra biologiska processer och kraften bakom livet självt - inte är din typiska vätska, med dussintals avvikelser. "Det är ovanligt att ha så många faser", säger emeritus professor Martin Chaplin vid London South Bank University. Chaplin studerar vattenhaltiga system och är författare till den mest omfattande is- och vattenwebbplatsen hittills.
Vattens konstiga anomalier börjar med sin grundläggande struktur: när vattenmolekyler ansluter, gör de det med en vätemolekyl. Denna bindning är så stark att vatten behöver högre temperaturer att koka och smälta än normalt förväntas av vätskor, och mycket högre än syre eller väte enbart. Eftersom dessa bindningar kan sträckas blir avståndet mellan väte och syre mindre när temperaturen stiger och avståndet blir större när trycket ökar.
En snöflinga ses genom ett mikroskop bestående av Ice Ih. (Foto: Michael / WikiCommons CC BY-SA 2.0)
"Detta är en följd av vätebindningen och den relativt låga densiteten vid låga tryck, vilket möjliggör att många mer täta strukturer är möjliga", säger Chaplin. Kristallstrukturen av is Ih, den normala "hexagonala" formade isen som vi kommer i kontakt med i frysar och på snöflingor bestäms också av detta band och i vår atmosfär bildar en likformig, öppen gitter av sexkantiga kristaller.
Så när planeten Gliese 436 b är under super högt tryck crunches isen, dess molekyler sträcker sig och komprimeras i nya former, och dess kristallstruktur uppträder helt förändrad. Om exempelvis is X finns på den här heta planeten, som forskare tror, håller den sig fast genom att alltid komprimera i en snygg, trådgjord formgitter. På samma sätt som vatten kokar vid en lägre temperatur i bergen än vid havsnivå, vid hög temperatur under extremt tryck, behöver is X en mycket högre temperatur att smälta än när den är i jordens ljusare atmosfär.
Interiörstruktur av Gliese 436b. (Foto: Dr Jason Wright / WikiCommons)
Och det är bara en konstig isfas, alla unika. Enligt Chapls hemsida är det ohyggliga mönstret av is VII sannolikt att finna på "jätte planeter och isiga månar", is VI-molekyler är inriktade i snygga trekantiga galler och is V har en molekylär struktur som ser ut som en K'NEX leksakskulptur fel. Ice III har en vågig, lekfull kristallstruktur med molekyler som nästan verkar som om de dansar, medan is XVI liknar en bikaka och kan faktiskt hålla och lagra olika gaser. Kubisk is, kallad is Ic, bildar sannolikt i de högsta, kallaste molnen i jordens atmosfär, och dess 3D-modell ser ut som punkt och bordsskuren diamanter.
Att återskapa dessa effekter i labbet, som du kan tänka dig, är ganska inblandad. Innan allt börjar, behöver isforskare förutsättningar som Chaplin säger är utmanande att skapa. "Det är svårt att producera riktigt rent vatten", säger Chaplin, och det är svårt att titta på molekylerna själva. "Vid låga temperaturer kan strukturändringar vara mycket långsamma."
För att studera dessa faser krossar forskare mindre än ett gram is i ett fint pulver och superkylar det med flytande kväve. Efter att ha laddats in i en specialiserad press av oreaktiva material som volframstål eller diamanter, värmer de långsamt isen, gradvis gradvis kommer isens volym att skiftas, detekteras av sensorer. I detta begränsade utrymme förändras vattnemolekylernas position i enlighet med temperaturen och trycket som utövas på isen. Forskare tittar på molekylerna med hjälp av röntgenstrålar eller en process som heter neutronkristallografi, som använder en liten stråle neutroner för att bilda ett detekterbart mönster som de sprider runt ismolekylerna, vilket ger en tredimensionell bild av molekylen.
Strukturen av Ice XVI. (Foto: Andrzej Falenty / WikiCommons CC BY 4.0)
Att återskapa dessa ices i labbet är snyggt, men det är också användbart att utöka vår kunskap om det naturliga universum. "Ices finns förmodligen inne i några planeter och månar vid höga tryck, och det är viktigt att veta vilka egenskaper de har ... att förstå beteendet hos dessa planeter och månar", säger Chaplin. "Vissa ices kan bildas i högtrycksbehandling av material och livsmedel på jorden."
Högtryckssyrar kan också hjälpa forskare att undersöka biologiska celler; frysning vid högt tryck kan hålla isen från att öka sin volym och störande material under frysning, vilket håller känsliga organiska celler intakta. Några har föreslagit att is XVI kan användas för att avlägsna metangas, som producerar värme, från under djuphavets golv, och ersätter den med mindre skadlig CO2.
Efter att ha studerat isstrukturer i stor utsträckning, förutsåg Chaplin faktiskt en ny isfas sju år innan den upptäcktes 2007, kallad stapling oordningad is. "En natt när jag duggade mitt på natten insåg jag att den här blandade kubiska och sexkantiga isstrukturen kunde vikas upp i sfäriska (faktiskt icosahedral) strukturer som kan förklara många av de oförklarliga, fram till dess flytande egenskaper vatten ", säger Chaplin, som inte kunde sova i tre dagar medan han förutspår den nya isfasen. Denna is bildar snygga, tetraedriska former och finns i högkrypta cirrusmoln och flygplanskonflikter.
Ett diagram över strukturen av Ice XVI. (Foto: Courtesy Martin Chaplain)
En mer syndig fas av is förutspåddes, sensationellt, på 1960-talet fiktion. Kurt Vonnegut skrev i sin bok Kattens vagga om is-nio, ett katastrofalt ämne som kan göra hela jordens hela vattenförsörjning permanent till is. "Jag gillar Vonnegut's is nio", säger Chaplin, men på sin hemsida försäkrar han sig om att den här fiktiva versionen "lyckligtvis inte har någon vetenskaplig grund". (Den verkliga isen IX är bara en tätare version av is III och kan inte existera tillsammans med flytande vatten, eller medföra en isig apokalyps).
Forskare upptäcker fortfarande nya istyper med viss regelbundenhet, med många mer sannolikt att komma. I februari 2016 föreslog kemiprofessor Xiao Cheng Zeng att en ny lågdensitetsis VIII kan existera (även om den ännu inte har gjorts), vilket kan vara den lägsta densitetsisen där det finns. Medan Chaplin säger att vi inte har förmågan att hitta några av de extrema högtryckssystemen ännu, fortsätter forskarna fortfarande att leta efter dem.
Nästa gång du gör din favoritisolerade dryck bara för att titta i skräck som det smälter några minuter senare, kom ihåg att någonstans i universum skulle den samma isen hitta en väg att hålla sig kall under tryck.
Uppdatering 3/1: Vi hänvisade ursprungligen till is-nio eller IX, som IV. Vi ångrar felet.