En form for is kan findes i jordens kappe, såvel som på store måner og planeter dækket af vand.
Isens egenskaber og processen med dens dannelse er det ikkeunikke og minder om andre materialer. Det betyder, at det ændrer sig med ændringer i temperatur og tryk. Kulstof fungerer efter samme logik, hvorfra man kan få enten diamant eller grafit. Men der er undtagelser, da forskerne ved, at is har mere end tyve faste former.
I deres arbejde brugte fysikere laseropvarmning og en diamantambolt til at opdage en ny form for is.
Is har over tyve faste former
Hvordan fandt forskerne ud af den nye form for is?
Til at begynde med blev der lagt vand i beholdere mellem to diamanter. Denne mekanisme kaldes en diamantamboltcelle.
Den består af to kegleformede diamanter,placeret over for hinanden over et område på 1 mm i diameter. Med dette kan du skabe et tryk på flere millioner atmosfærer. Diamant er også gennemsigtig, så prøven under undersøgelse kan studeres på forskellige måder. Forskere har reproduceret det tryk, der eksisterer i midten af vores planet.
Derefter blev isen placeret mellem diamanterne opvarmet med en laser. Det smeltede delvist og blev derefter til et stort antal små krystaller.
Forskerne øgede trykket og fandt ud af, at isenvar i den velkendte kubiske form af Ice VII, og derefter forvandlet til et nyt, uudforsket, mellemstadie af Ice VIIT. De kaldte det tetragonal. Herefter endte isen i en anden allerede studeret fase, Ice X.
Is VII er en kubisk fase af is med et uordnet arrangement af brintatomer.
Ice X er en symmetrisk fase, hvor protonerne er ordnet. Det kan opnås ved et tryk på 70 GPa.
Ifølge forskerne gjorde de opmærksom på, at Ice X-formen blev opnået ved et uventet lavt tryk. Det beløb sig til 300 tusinde atmosfærer, ikke 1 mio.
”Vi har i vores arbejde vist, at det er muligt at opnåIce X-fase og brug ikke så højt tryk som tiltænkt. Dette er vigtig information, som vi har modtaget takket være ultrapræcise målinger,” sagde Ashkan Salamat, en fysiker fra UNLV-laboratoriet.
Under arbejdet brugte forskerne også en supercomputer til at simulere bindingsomdannelse og til at forudsige, hvor en faseovergang ville forekomme.
Forskere øgede trykket og fandt ud af, at isen var i den velkendte kubiske form Ice VII, og derefter forvandlet til en ny, uudforsket og mellemstadie Ice VIIT
Har is mange former?
Ja, der er mere end 20 former for is. Vi vil ikke nævne alle, men de første syv. Oplysninger om andre arter er offentligt tilgængelige.
- Amorf is er is uden en krystallinsk struktur, hvor vandmolekylerne er arrangeret tilfældigt. Det er ligesom atomer i almindeligt glas.
- Ice Ih er en regulær sekskantet krystallinsk is. Det omfatter næsten al eksisterende is i biosfæren.
- Ice Ic er en metastabil kubisk krystallinsk is. Det dannes ved -53°C: det kan eksistere ved temperaturer helt ned til -33°C. Denne type is kan dannes i den øvre atmosfære.
- Ice II er en rhombohedral krystallinsk form med en højt ordnet struktur. Denne type is kan fås fra den tidligere nævnte Is Ih ved at komprimere den ved -63°C til -83°C.
- Ice III er tetragonal krystallinsk is og kan dannes ved temperaturer så lave som -23 °C og tryk på 300 MPa.
- Ice IV er en metastabil rhombohedral fase. Denne fase kan opnås ved gradvis opvarmning af amorf is til 810 MPa.
- Ice V er en monoklinisk krystallinsk fase. Det dannes, når vandet afkøles til -20,15 °C og et tryk på 500 MPa.
Hvorfor kan der ikke findes en ny fase af is på Jorden?
Ifølge forfatterne er det næppe muligt at finde en ny faseis på Jorden, da der ikke er egnede betingelser for dens skabelse. Men de forhold, hvorunder det er dannet, er i vores planets kappe såvel som på store måner eller på planeter med meget vand.
Ifølge forfatterne er det næppe muligt at finde en ny fase af is på Jorden, da der ikke er egnede betingelser for dens skabelse her.
Hvorfor har vi brug for at vide om de forskellige former for is?
Store, vandrige planeter er langt fra Jorden og er ikke en del af vores solsystem. Takket være de nye oplysninger vil astronomer være i stand til at lære mere om disse objekter.
Dette arbejde vil ændre videnskabsmænds forståelse af sammensætningenexoplaneter, sagde Ashkan Salamat, en fysiker ved UNLV-laboratoriet. Forfatterne foreslog, at undersøgelse af en ny form for is ville hjælpe forskere med at lære mere om muligt udenjordisk liv uden for vores solsystem.
Læs mere:
"James Webb" tog historiens klareste billede af en stjerne
I en dybde af 8.000 meter har forskere fundet mærkelige bakterier: de forventedes ikke at blive set der
Forskere falder over 1.500 år gammel arkæologisk anomali