Forma ledu se nachází v zemském plášti, stejně jako na velkých měsících a planetách pokrytých vodou.
Vlastnosti ledu a proces jeho vzniku nejsouunikátní a připomínající jiné materiály. To znamená, že se mění se změnami teploty a tlaku. Uhlík funguje podle stejné logiky, ze které lze získat buď diamant nebo grafit. Existují však výjimky, protože vědci vědí, že led má více než dvacet pevných forem.
Fyzici při své práci použili laserový ohřev a diamantovou kovadlinu, aby objevili novou formu ledu.
Led má přes dvacet pevných tvarů
Jak se vědci o nové podobě ledu dozvěděli?
Pro začátek byla voda umístěna do nádob mezi dva diamanty. Tento mechanismus se nazývá diamantová kovadlinová buňka.
Skládá se ze dvou kuželovitých diamantů,umístěné proti sobě na ploše o průměru 1 mm. Díky tomu můžete vytvořit tlak několika milionů atmosfér. Diamant je také průhledný, takže zkoumaný vzorek lze studovat různými způsoby. Vědci reprodukovali tlak, který existuje ve středu naší planety.
Poté byl led umístěný mezi diamanty zahřátý laserem. Částečně se roztavil a poté se změnil na velké množství malých krystalů.
Vědci zvýšili tlak a zjistili, že ledbyl ve známé kubické formě Ice VII a poté se proměnil v nový, neprozkoumaný mezistupeň Ice VIIT. Říkali tomu tetragonální. Poté led skončil v další již prozkoumané fázi, Ice X.
Led VII je kubická fáze ledu s neuspořádaným uspořádáním atomů vodíku.
Led X je symetrická fáze, ve které jsou protony uspořádány. Lze jej získat při tlaku 70 GPa.
Podle vědců upozornili na skutečnost, že tvar Ice X byl získán při nečekaně nízkém tlaku. Bylo to 300 tisíc atmosfér, ne 1 milion.
„V naší práci jsme ukázali, že je možné získatLed fáze X a nepoužívejte tak vysoký tlak, jak je zamýšleno. To jsou důležité informace, které jsme získali díky ultrapřesným měřením,“ řekl Ashkan Salamat, fyzik z laboratoře UNLV.
Během práce výzkumníci také použili superpočítač k simulaci přepojování vazeb a k předpovědi, kde dojde k fázovému přechodu.
Vědci zvýšili tlak a zjistili, že led byl ve známé kubické formě Ice VII, a poté se změnil na nový, neprozkoumaný a mezistupeň Ice VIIT
Má led mnoho podob?
Ano, existuje více než 20 forem ledu. Uvedeme ne všechny, ale prvních sedm. Informace o dalších druzích jsou veřejně dostupné.
- Amorfní led je led bez krystalické struktury, kde jsou molekuly vody uspořádány náhodně. Je to jako atomy v obyčejném skle.
- Ice Ih je pravidelný šestiúhelníkový krystalický led. Zahrnuje téměř veškerý existující led v biosféře.
- Ice Ic je metastabilní krychlový krystalický led. Tvoří se při -53 °C: může existovat při teplotách až -33 °C. Tento typ ledu se může tvořit v horních vrstvách atmosféry.
- Led II je romboedrická krystalická forma s vysoce uspořádanou strukturou. Tento typ ledu lze získat z dříve zmíněného Ice Ih jeho stlačením při -63 °C až -83 °C.
- Led III je čtyřúhelníkový krystalický led a lze jej vytvořit při teplotách až -23 °C a tlaku až 300 MPa.
- Ice IV je metastabilní romboedrická fáze. Tuto fázi lze získat postupným zahříváním amorfního ledu na 810 MPa.
- Led V je monoklinická krystalická fáze. Vzniká při ochlazení vody na -20,15 °C a tlaku 500 MPa.
Proč nelze na Zemi nalézt novou fázi ledu?
Podle autorů je nepravděpodobné, že by se našla nová fázeled na Zemi, protože pro jeho vytvoření nejsou vhodné podmínky. Ale podmínky, za kterých vzniká, jsou v plášti naší planety, stejně jako na velkých měsících nebo na planetách s velkým množstvím vody.
Podle autorů je stěží možné najít novou fázi ledu na Zemi, protože zde nejsou vhodné podmínky pro jeho vytvoření.
Proč potřebujeme vědět o různých formách ledu?
Velké planety bohaté na vodu jsou daleko od Země a nejsou součástí naší sluneční soustavy. Díky novým informacím se astronomové budou moci o těchto objektech dozvědět více.
Tato práce změní chápání složení vědcůexoplanety, řekl Ashkan Salamat, fyzik v laboratoři UNLV. Autoři navrhli, že studium nové formy ledu by výzkumníkům pomohlo dozvědět se více o možném mimozemském životě mimo naši sluneční soustavu.
Přečtěte si více:
"James Webb" pořídil nejjasnější fotografii hvězdy v historii
V hloubce 8000 metrů vědci našli podivné bakterie: neočekávalo se, že by tam byly vidět
Vědci narazí na 1500 let starou archeologickou anomálii