Ledo formą galima rasti Žemės mantijoje, taip pat ant didelių mėnulių ir planetų, padengtų vandeniu.
Ledo savybės ir jo susidarymo procesas nėraunikalus ir primenantis kitas medžiagas. Tai reiškia, kad jis keičiasi keičiantis temperatūrai ir slėgiui. Anglies funkcijos pagal tą pačią logiką, iš kurios galima gauti arba deimantą, arba grafitą. Tačiau yra išimčių, nes mokslininkai žino, kad ledas turi daugiau nei dvidešimt kietų formų.
Savo darbe fizikai naudojo lazerio kaitinimą ir deimantinį priekalą, kad atrastų naują ledo formą.
Ledas turi daugiau nei dvidešimt kietų formų
Kaip mokslininkai sužinojo apie naują ledo formą?
Iš pradžių vanduo buvo dedamas į konteinerius tarp dviejų deimantų. Šis mechanizmas vadinamas deimantine priekalo ląstele.
Jį sudaro du kūgio formos deimantai,yra vienas priešais kitą 1 mm skersmens plote. Taip galite sukurti kelių milijonų atmosferų slėgį. Deimantas taip pat yra skaidrus, todėl tiriamą pavyzdį galima tirti įvairiais būdais. Mokslininkai atkūrė mūsų planetos centre egzistuojantį slėgį.
Po to tarp deimantų esantis ledas buvo kaitinamas lazeriu. Jis iš dalies ištirpo, o paskui virto daugybe mažų kristalų.
Mokslininkai padidino slėgį ir nustatė, kad ledasbuvo gerai žinomos kubinės formos Ice VII, o vėliau virto nauju, neištirtu, tarpiniu Ledo VIIT etapu. Jie pavadino tai tetragoniniu. Po to ledas pateko į kitą jau ištirtą fazę „Ice X“.
Ledas VII yra kubinė ledo fazė su netvarkingu vandenilio atomų išsidėstymu.
Ledas X yra simetriška fazė, kurioje protonai yra išdėstyti. Jį galima gauti esant 70 GPa slėgiui.
Pasak mokslininkų, jie atkreipė dėmesį į tai, kad „Ice X“ forma buvo gauta esant netikėtai žemam slėgiui. Jis siekė 300 tūkstančių atmosferų, o ne 1 mln.
„Savo darbu parodėme, kad gauti galimaLedo X fazė ir nenaudokite tokio aukšto slėgio, kaip numatyta. Tai svarbi informacija, kurią gavome dėl itin tikslių matavimų“, – sakė UNLV laboratorijos fizikas Ashkanas Salamatas.
Darbo metu mokslininkai taip pat naudojo superkompiuterį, kad imituotų ryšių perjungimą ir prognozuotų, kur įvyks fazinis perėjimas.
Mokslininkai padidino slėgį ir nustatė, kad ledas buvo gerai žinomos kubinės formos Ice VII, o vėliau pavirto į naują, neištirtą ir tarpinį ledo VIIT etapą.
Ar ledas turi daug formų?
Taip, yra daugiau nei 20 ledo formų. Išvardinsime ne visus, o pirmuosius septynis. Informacija apie kitas rūšis yra viešai prieinama.
- Amorfinis ledas yra ledas be kristalinės struktūros, kuriame vandens molekulės išsidėsčiusios atsitiktinai. Tai tarsi atomai įprastame stikle.
- Ledas Ih yra įprastas šešiakampis kristalinis ledas. Tai apima beveik visą biosferoje esantį ledą.
- Ledas Ic yra metastabilus kubinis kristalinis ledas. Susidaro esant -53°C: gali egzistuoti net iki -33°C temperatūroje. Šio tipo ledas gali susidaryti viršutiniuose atmosferos sluoksniuose.
- Ledas II yra romboedrinė kristalinė forma, turinti labai tvarkingą struktūrą. Tokio tipo ledą galima gauti iš anksčiau minėto Ice Ih, suspaudžiant jį nuo -63°C iki -83°C temperatūroje.
- Ledas III yra tetragoninis kristalinis ledas, kurį galima susidaryti iki -23 °C temperatūroje ir iki 300 MPa slėgyje.
- Ledas IV yra metastabili romboedrinė fazė. Šią fazę galima gauti palaipsniui kaitinant amorfinį ledą esant 810 MPa.
- Ledas V yra monoklininė kristalinė fazė. Jis susidaro, kai vanduo atšaldomas iki -20,15 °C ir 500 MPa slėgio.
Kodėl Žemėje nepavyksta rasti naujos ledo fazės?
Pasak autorių, vargu ar įmanoma rasti naują etapąledas Žemėje, nes nėra tinkamų sąlygų jam sukurti. Tačiau sąlygos, kuriomis jis susidaro, yra mūsų planetos mantijoje, taip pat dideliuose mėnulyje arba planetose, kuriose yra daug vandens.
Pasak autorių, vargu ar įmanoma rasti naują ledo fazę Žemėje, nes nėra tinkamų sąlygų jai sukurti.
Kodėl mums reikia žinoti apie įvairias ledo formas?
Didelės, vandens turtingos planetos yra toli nuo Žemės ir nėra mūsų saulės sistemos dalis. Naujos informacijos dėka astronomai galės daugiau sužinoti apie šiuos objektus.
Šis darbas pakeis mokslininkų supratimą apie kompozicijąegzoplanetų, sakė UNLV laboratorijos fizikas Ashkanas Salamatas. Autoriai teigė, kad naujos ledo formos tyrimas padėtų mokslininkams daugiau sužinoti apie galimą nežemišką gyvybę už mūsų saulės sistemos ribų.
Skaityti daugiau:
„James Webb“ padarė ryškiausią žvaigždės nuotrauką istorijoje
8000 metrų gylyje mokslininkai aptiko keistų bakterijų: jų ten nesitikėta išvysti
Mokslininkai suklupo 1500 metų senumo archeologinę anomaliją