En form for is kan finnes i jordkappen, så vel som på store måner og planeter dekket av vann.
Egenskapene til is og prosessen med dens dannelse er det ikkeunik og minner om andre materialer. Dette betyr at det endres med endringer i temperatur og trykk. Karbon fungerer i henhold til samme logikk, hvorfra enten diamant eller grafitt kan fås. Men det finnes unntak, ettersom forskere vet at is har mer enn tjue faste former.
I sitt arbeid brukte fysikere laseroppvarming og en diamantambolt for å oppdage en ny form for is.
Is har over tjue solide former
Hvordan fant forskerne ut om den nye formen for is?
Til å begynne med ble vann plassert i beholdere mellom to diamanter. Denne mekanismen kalles en diamantamboltcelle.
Den består av to kjegleformede diamanter,plassert overfor hverandre over et område på 1 mm i diameter. Med dette kan du skape et trykk på flere millioner atmosfærer. Diamant er også gjennomsiktig, så prøven som studeres kan studeres på forskjellige måter. Forskere har gjengitt trykket som eksisterer i sentrum av planeten vår.
Etter det ble isen som ligger mellom diamantene varmet opp med en laser. Det smeltet delvis, og ble deretter til et stort antall små krystaller.
Forskerne økte trykket og fant ut at isenvar i den velkjente kubiske formen av Ice VII, og ble deretter omgjort til et nytt, uutforsket, mellomstadium av Ice VIIT. De kalte det tetragonal. Etter det havnet isen i en annen allerede studert fase, Ice X.
Is VII er en kubisk fase av is med et uordnet arrangement av hydrogenatomer.
Ice X er en symmetrisk fase der protonene er ordnet. Det kan oppnås ved et trykk på 70 GPa.
Ifølge forskerne gjorde de oppmerksom på at Ice X-formen ble oppnådd ved et uventet lavt trykk. Det utgjorde 300 tusen atmosfærer, ikke 1 million.
«I vårt arbeid har vi vist at det er mulig å få tak iIce X-fase og ikke bruk så høyt trykk som tiltenkt. Dette er viktig informasjon som vi har mottatt takket være ultrapresise målinger, sier Ashkan Salamat, fysiker fra UNLV-laboratoriet.
I løpet av arbeidet brukte forskerne også en superdatamaskin for å simulere bindingsomkobling og for å forutsi hvor en faseovergang ville skje.
Forskere økte trykket og fant ut at isen var i den velkjente kubikkformen Ice VII, og ble deretter til et nytt, uutforsket og mellomstadium Ice VIIT
Har is mange former?
Ja, det finnes mer enn 20 former for is. Vi vil liste ikke alle, men de første syv. Informasjon om andre arter er offentlig tilgjengelig.
- Amorf is er is uten krystallinsk struktur der vannmolekylene er tilfeldig ordnet. Det er som atomer i vanlig glass.
- Ice Ih er en vanlig sekskantet krystallinsk is. Det inkluderer nesten all eksisterende is i biosfæren.
- Ice Ic er en metastabil kubisk krystallinsk is. Den dannes ved -53 °C: den kan eksistere ved temperaturer så lave som -33 °C. Denne typen is kan dannes i den øvre atmosfæren.
- Ice II er en romboedrisk krystallinsk form med en høyt ordnet struktur. Denne typen is kan fås fra den tidligere nevnte Ice Ih ved å komprimere den ved -63°C til -83°C.
- Ice III er tetragonal krystallinsk is og kan lages ved temperaturer så lave som -23 °C og trykk så lavt som 300 MPa.
- Ice IV er en metastabil romboedral fase. Denne fasen kan oppnås ved gradvis oppvarming av amorf is til 810 MPa.
- Is V er en monoklinisk krystallinsk fase. Det dannes når vann avkjøles til -20,15 °C og et trykk på 500 MPa.
Hvorfor kan ikke en ny fase av is bli funnet på jorden?
Ifølge forfatterne er det knapt mulig å finne en ny faseis på jorden, siden det ikke er egnede forhold for opprettelsen. Men forholdene den dannes under er i mantelen til planeten vår, så vel som på store måner eller på planeter med mye vann.
Ifølge forfatterne er det knapt mulig å finne en ny fase av is på jorden, siden det ikke er egnede forhold for dens skapelse her.
Hvorfor trenger vi å vite om de forskjellige isformene?
Store, vannrike planeter er langt fra jorden og er ikke en del av vårt solsystem. Takket være den nye informasjonen vil astronomer kunne lære mer om disse objektene.
Dette arbeidet vil endre forskernes forståelse av sammensetningeneksoplaneter, sa Ashkan Salamat, en fysiker ved UNLV-laboratoriet. Forfatterne foreslo at å studere en ny form for is ville hjelpe forskere til å lære mer om mulig utenomjordisk liv utenfor solsystemet vårt.
Les mer:
«James Webb» tok historiens klareste bilde av en stjerne
På 8000 meters dyp har forskere funnet merkelige bakterier: de var ikke forventet å bli sett der
Forskere snubler over 1500 år gammel arkeologisk anomali