ويمكن العثور على شكل من أشكال الجليد في وشاح الأرض، وكذلك على الأقمار والكواكب الكبيرة المغطاة بالمياه.
خصائص الجليد وعملية تكوينه ليست كذلكفريدة من نوعها وتذكرنا بالمواد الأخرى. هذا يعني أنه يتغير مع التغيرات في درجة الحرارة والضغط. يعمل الكربون وفقًا لنفس المنطق الذي يمكن من خلاله الحصول على الماس أو الجرافيت. لكن هناك استثناءات ، حيث يعلم العلماء أن الجليد يحتوي على أكثر من عشرين شكلاً صلبًا.
استخدم الفيزيائيون في عملهم التسخين بالليزر وسندان ماسي لاكتشاف شكل جديد من الجليد.
يحتوي الجليد على أكثر من عشرين شكلاً صلبًا
كيف اكتشف الباحثون الشكل الجديد للجليد؟
في البداية، تم وضع الماء في حاويات بين ماستين. وتسمى هذه الآلية خلية السندان الماسية.
يتكون من ماستين مخروطيتين الشكل،تقع مقابل بعضها البعض على مساحة قطرها 1 مم. مع هذا، يمكنك إنشاء ضغط يصل إلى عدة ملايين من الأجواء. كما أن الماس شفاف أيضاً، لذا يمكن دراسة العينة قيد الدراسة بطرق مختلفة. لقد أعاد العلماء إنتاج الضغط الموجود في مركز كوكبنا.
بعد ذلك ، تم تسخين الجليد الموجود بين الماس بواسطة الليزر. ذاب جزئياً ، ثم تحول إلى عدد كبير من البلورات الصغيرة.
وقام العلماء بزيادة الضغط ووجدوا أن الجليدكان في الشكل المكعب المعروف من Ice VII ، ثم تحول إلى مرحلة وسيطة جديدة غير مستكشفة من Ice VIIT. أطلقوا عليه اسم رباعي الزوايا. بعد ذلك ، انتهى الجليد في مرحلة أخرى مدروسة بالفعل ، Ice X.
الجليد السابع عبارة عن مرحلة مكعبة من الجليد مع ترتيب غير منتظم لذرات الهيدروجين.
Ice X هي مرحلة متناظرة يتم فيها ترتيب البروتونات. يمكن الحصول عليها بضغط 70 جيجا باسكال.
وفقًا للباحثين ، فقد لفتوا الانتباه إلى حقيقة أن شكل Ice X تم الحصول عليه عند ضغط منخفض بشكل غير متوقع. بلغ 300 ألف الغلاف الجوي ، وليس 1 مليون.
"لقد أظهرنا في عملنا أنه من الممكن الحصول عليهامرحلة الجليد X ولا تستخدم ضغطًا مرتفعًا على النحو المنشود. قال أشكان سلامات ، الفيزيائي من مختبر UNLV: "هذه معلومات مهمة تلقيناها بفضل القياسات فائقة الدقة".
أثناء العمل ، استخدم الباحثون أيضًا حاسوبًا عملاقًا لمحاكاة إعادة ربط السندات والتنبؤ بالمكان الذي سيحدث فيه انتقال الطور.
قام العلماء بزيادة الضغط ووجدوا أن الجليد كان في الشكل المكعب المعروف Ice VII ، ثم تحول إلى مرحلة جديدة وسيطة وغير مستكشفة Ice VIIT.
هل للجليد أشكال عديدة؟
نعم، هناك أكثر من 20 شكلاً من الجليد. لن نقوم بإدراج الجميع، ولكن السبعة الأولى. المعلومات حول الأنواع الأخرى متاحة للجمهور.
- الجليد غير المتبلور هو جليد بدون بنية بلورية حيث يتم ترتيب جزيئات الماء بشكل عشوائي. إنها مثل الذرات في الزجاج العادي.
- الجليد Ih عبارة عن جليد بلوري سداسي منتظم. يشمل تقريبًا كل الجليد الموجود في المحيط الحيوي.
- الجليد Ic عبارة عن جليد بلوري مكعب مستقر. تتشكل عند -53 درجة مئوية: يمكن أن توجد في درجات حرارة منخفضة تصل إلى -33 درجة مئوية. يمكن أن يتكون هذا النوع من الجليد في الغلاف الجوي العلوي.
- الجليد الثاني هو شكل بلوري معيني السطوح بهيكل عالي الترتيب. يمكن الحصول على هذا النوع من الجليد من Ice Ih المذكورة سابقًا عن طريق ضغطه عند -63 درجة مئوية إلى -83 درجة مئوية.
- الجليد III هو جليد بلوري رباعي الزوايا ويمكن تكوينه عند درجات حرارة منخفضة تصل إلى -23 درجة مئوية وضغط منخفض يصل إلى 300 ميجا باسكال.
- الجليد الرابع هو طور شبه متوازن مستقر. يمكن الحصول على هذه المرحلة عن طريق تسخين الجليد غير المتبلور تدريجيًا عند 810 ميجا باسكال.
- Ice V هي مرحلة بلورية أحادية الميل. ويتكون عندما يتم تبريد الماء إلى -20.15 درجة مئوية وضغط 500 ميجاباسكال.
لماذا لا توجد مرحلة جديدة من الجليد على الأرض؟
وفقًا للمؤلفين ، من الصعب العثور على مرحلة جديدةالجليد على الأرض ، حيث لا توجد ظروف مناسبة لإنشائه. لكن الظروف التي تشكلت في ظلها موجودة في عباءة كوكبنا ، وكذلك على الأقمار الكبيرة أو على الكواكب التي تحتوي على الكثير من الماء.
وفقًا للمؤلفين ، من الصعب العثور على مرحلة جديدة من الجليد على الأرض ، حيث لا توجد ظروف مناسبة لإنشائه هنا.
لماذا نحتاج إلى معرفة الأشكال المختلفة للجليد؟
الكواكب الكبيرة الغنية بالمياه بعيدة عن الأرض وليست جزءًا من نظامنا الشمسي. وبفضل المعلومات الجديدة، سيتمكن علماء الفلك من معرفة المزيد عن هذه الأجسام.
سيغير هذا العمل فهم العلماء للتكوينقال أشكان سلامات ، الفيزيائي في مختبر UNLV ، عن الكواكب الخارجية. اقترح المؤلفون أن دراسة شكل جديد من الجليد ستساعد الباحثين على معرفة المزيد عن الحياة خارج كوكب الأرض المحتملة خارج نظامنا الشمسي.
قراءة المزيد:
التقط "جيمس ويب" أوضح صورة لنجم في التاريخ
على عمق 8000 متر ، وجد العلماء بكتيريا غريبة: لم يكن من المتوقع رؤيتها هناك
يعثر العلماء على شذوذ أثري عمره 1500 عام