En form av is kan hittas i jordens mantel, såväl som på stora månar och planeter täckta av vatten.
Isens egenskaper och processen för dess bildning är det inteunika och påminner om andra material. Det betyder att det förändras med förändringar i temperatur och tryck. Kol fungerar enligt samma logik, varifrån antingen diamant eller grafit kan erhållas. Men det finns undantag, eftersom forskare vet att is har mer än tjugo fasta former.
I sitt arbete använde fysiker laseruppvärmning och ett diamantstäd för att upptäcka en ny form av is.
Is har över tjugo solida former
Hur fick forskarna reda på den nya formen av is?
Till att börja med placerades vatten i behållare mellan två diamanter. Denna mekanism kallas en diamantstädcell.
Den består av två konformade diamanter,placerade mittemot varandra över en yta av 1 mm i diameter. Med detta kan du skapa ett tryck på flera miljoner atmosfärer. Diamant är också transparent, så provet som studeras kan studeras på olika sätt. Forskare har reproducerat trycket som finns i mitten av vår planet.
Därefter värmdes isen mellan diamanterna upp med laser. Det smälte delvis och förvandlades sedan till ett stort antal små kristaller.
Forskarna ökade trycket och fann att isenvar i den välkända kubiska formen av Ice VII, och förvandlades sedan till ett nytt, outforskat, mellanstadium av Ice VIIT. De kallade det tetragonal. Därefter hamnade isen i en annan redan studerad fas, Ice X.
Is VII är en kubisk fas av is med ett oordnat arrangemang av väteatomer.
Ice X är en symmetrisk fas där protonerna är ordnade. Det kan erhållas vid ett tryck på 70 GPa.
Enligt forskarna uppmärksammade de det faktum att Ice X-formen erhölls vid oväntat lågt tryck. Det uppgick till 300 tusen atmosfärer, inte 1 miljon.
”Vi har i vårt arbete visat att det går att fåIce X-fas och använd inte så högt tryck som avsett. Det här är viktig information som vi har fått tack vare ultraexakta mätningar”, säger Ashkan Salamat, fysiker från UNLV-laboratoriet.
Under arbetet använde forskarna också en superdator för att simulera bindningsomkoppling och för att förutsäga var en fasövergång skulle inträffa.
Forskare ökade trycket och fann att isen var i den välkända kubiska formen Ice VII och förvandlades sedan till ett nytt, outforskat och mellanstadium Ice VIIT
Har is många former?
Ja, det finns mer än 20 former av is. Vi kommer att lista inte alla, utan de första sju. Information om andra arter är allmänt tillgänglig.
- Amorf is är is utan kristallin struktur där vattenmolekylerna är ordnade slumpmässigt. Det är som atomer i vanligt glas.
- Ice Ih är en vanlig hexagonal kristallin is. Den omfattar nästan all befintlig is i biosfären.
- Ice Ic är en metastabil kubisk kristallin is. Den bildas vid -53°C: den kan existera vid temperaturer så låga som -33°C. Denna typ av is kan bildas i den övre atmosfären.
- Ice II är en romboedrisk kristallin form med en högordnad struktur. Denna typ av is kan erhållas från den tidigare nämnda Ice Ih genom att komprimera den vid -63°C till -83°C.
- Ice III är tetragonal kristallin is och kan skapas vid temperaturer så låga som -23 °C och tryck så låga som 300 MPa.
- Ice IV är en metastabil romboedrisk fas. Denna fas kan erhållas genom att gradvis värma amorf is till 810 MPa.
- Ice V är en monoklinisk kristallin fas. Det bildas när vattnet kyls till -20,15 °C och ett tryck på 500 MPa.
Varför kan man inte hitta en ny isfas på jorden?
Enligt författarna är det osannolikt att hitta en ny fasis på jorden, eftersom det inte finns några lämpliga förhållanden för dess skapelse. Men förhållandena under vilka den bildas är i vår planets mantel, såväl som på stora månar eller på planeter med mycket vatten.
Enligt författarna är det knappast möjligt att hitta en ny fas av is på jorden, eftersom det inte finns några lämpliga förhållanden för dess skapelse här.
Varför behöver vi veta om de olika formerna av is?
Stora, vattenrika planeter ligger långt från jorden och är inte en del av vårt solsystem. Tack vare den nya informationen kommer astronomer att kunna lära sig mer om dessa objekt.
Detta arbete kommer att förändra forskarnas förståelse av sammansättningenexoplaneter, sa Ashkan Salamat, fysiker vid UNLV-labbet. Författarna föreslog att studier av en ny form av is skulle hjälpa forskare att lära sig mer om möjligt utomjordiskt liv utanför vårt solsystem.
Läs mer:
"James Webb" tog historiens tydligaste bild av en stjärna
På 8 000 meters djup har forskare hittat konstiga bakterier: de förväntades inte ses där
Forskare snubblar över 1 500 år gammal arkeologisk anomali