קרח זר: מה אנחנו יודעים על צורה חדשה של מים שקיימת רק בחלל

ניתן למצוא צורה של קרח במעטפת כדור הארץ, כמו גם על ירחים גדולים וכוכבי לכת המכוסים במים.

תכונות הקרח ותהליך היווצרותו אינןייחודי ומזכיר חומרים אחרים. זה אומר שהוא משתנה עם שינויים בטמפרטורה ובלחץ. פחמן מתפקד לפי אותו הגיון, שממנו ניתן לקבל יהלום או גרפיט. אבל יש יוצאי דופן, שכן מדענים יודעים שלקרח יש יותר מעשרים צורות מוצקות.

בעבודתם השתמשו פיזיקאים בחימום בלייזר ובסדן ​​יהלום כדי לגלות צורה חדשה של קרח.

לקרח יש למעלה מעשרים צורות מוצקות

כיצד גילו החוקרים על צורת הקרח החדשה?

מלכתחילה הונחו מים במיכלים בין שני יהלומים. מנגנון זה נקרא תא סדן יהלום.

הוא מורכב משני יהלומים בצורת חרוט,ממוקמים זה מול זה על פני שטח של 1 מ"מ בקוטר. בעזרת זה, אתה יכול ליצור לחץ של כמה מיליוני אטמוספרות. היהלום הוא גם שקוף, כך שניתן ללמוד את המדגם הנבדק בדרכים שונות. מדענים שיחזרו את הלחץ שקיים במרכז הפלנטה שלנו.

לאחר מכן, הקרח שנמצא בין היהלומים חומם בלייזר. הוא נמס חלקית, ולאחר מכן הפך למספר רב של גבישים קטנים.

המדענים הגבירו את הלחץ ומצאו כי הקרחהיה בצורת הקוביה הידועה של Ice VII, ולאחר מכן הפך לשלב ביניים חדש, לא נחקר, של Ice VIIT. הם קראו לזה טטראגונל. לאחר מכן, הקרח הגיע לשלב אחר שכבר למד, Ice X.

קרח VII הוא שלב מעוקב של קרח עם סידור לא מסודר של אטומי מימן.

Ice X הוא שלב סימטרי שבו מסודרים הפרוטונים. ניתן להשיג בלחץ של 70 GPa.

לדברי החוקרים, הם הסבו את תשומת הלב לעובדה שצורת Ice X התקבלה בלחץ נמוך באופן בלתי צפוי. זה הסתכם ב-300 אלף אטמוספרות, לא מיליון.

"בעבודתנו הראינו שאפשר להשיגIce X phase ואל תשתמש בלחץ גבוה כמו שצריך. זהו מידע חשוב שקיבלנו הודות למדידות מדויקות במיוחד", אמר אשקן סלמט, פיזיקאי ממעבדת UNLV.

במהלך העבודה, החוקרים השתמשו גם במחשב-על כדי לדמות חיווט מחדש של קשר וכדי לחזות היכן יתרחש מעבר פאזה.

מדענים הגבירו את הלחץ ומצאו שהקרח היה בצורת הקוביה הידועה קרח VII, ולאחר מכן הפך לשלב חדש, לא נחקר ושלב ביניים קרח VIIT

האם לקרח יש צורות רבות?

כן, יש יותר מ-20 צורות של קרח. נפרט לא את כולם, אלא את שבעת הראשונים. מידע על מינים אחרים זמין לציבור.

• קרח אמורפי הוא קרח ללא מבנה גבישי שבו מולקולות המים מסודרות באופן אקראי. זה כמו אטומים בזכוכית רגילה.
• Ice Ih הוא קרח גבישי משושה רגיל. הוא כולל כמעט את כל הקרח הקיים בביוספרה.
• Ice Ic הוא קרח גבישי מעוקב יציב. הוא נוצר ב-53 מעלות צלזיוס: הוא יכול להתקיים בטמפרטורות נמוכות כמו -33 מעלות צלזיוס. סוג זה של קרח יכול להיווצר באטמוספרה העליונה.
• קרח II הוא צורה גבישית מעוינת בעלת מבנה מסודר מאוד. ניתן להשיג סוג זה של קרח מהקרח Ih שהוזכר קודם לכן על ידי דחיסתו ב-63°C עד -83°C.
• קרח III הוא קרח גבישי טטראגונלי וניתן ליצור אותו בטמפרטורות נמוכות של -23 מעלות צלזיוס ובלחצים של 300 MPa.
• קרח IV הוא שלב מעוין יציב. ניתן להשיג שלב זה על ידי חימום הדרגתי של קרח אמורפי ב-810 MPa.
• קרח V הוא שלב גבישי מונוקליני. הוא נוצר כאשר המים מתקררים ל-20.15 מעלות צלזיוס ולחץ של 500 MPa.

מדוע לא ניתן למצוא שלב חדש של קרח על פני כדור הארץ?

לדברי המחברים, בקושי ניתן למצוא שלב חדשקרח על פני כדור הארץ, מכיוון שאין תנאים מתאימים ליצירתו. אבל התנאים שבהם הוא נוצר הם במעטפת של הפלנטה שלנו, כמו גם על ירחים גדולים או על כוכבי לכת עם הרבה מים.

לדברי המחברים, בקושי ניתן למצוא שלב חדש של קרח על פני כדור הארץ, מכיוון שאין כאן תנאים מתאימים ליצירתו.

למה אנחנו צריכים לדעת על צורות הקרח השונות?

כוכבי לכת גדולים ועשירים במים נמצאים רחוק מכדור הארץ ואינם חלק ממערכת השמש שלנו. הודות למידע החדש, אסטרונומים יוכלו ללמוד יותר על עצמים אלה.

עבודה זו תשנה את ההבנה של המדענים לגבי ההרכבכוכבי לכת חיצוניים, אמר אשקן סלמאט, פיזיקאי במעבדת UNLV. המחברים הציעו שחקר צורה חדשה של קרח יעזור לחוקרים ללמוד יותר על חיים מחוץ לכדור הארץ מחוץ למערכת השמש שלנו.

קרא עוד:

"ג'יימס ווב" צילם את התמונה הברורה ביותר של כוכב בהיסטוריה

בעומק של 8,000 מטר, מדענים מצאו חיידקים מוזרים: הם לא היו צפויים להיראות שם

מדענים נתקלים באנומליה ארכיאולוגית בת 1,500 שנה