Форма льоду може бути в складі мантії Землі, а також на великих місяцях і планетах, вкритих водою.
Властивості льоду та процес його формування неунікальний та нагадує інші матеріали. Це означає, що він змінюється при зміні температури та тиску. За такою ж логікою функціонує вуглець, з якого можна отримати алмаз або графіт. Але тут є й свої винятки, оскільки вчені знають про те, що крига має більше двадцяти твердих форм.
У своїй роботі фізики використовували лазерний нагрівання та алмазну ковадло, щоб відкрити нову форму льоду.
У льоду є понад двадцять твердих форм
Як дослідники дізналися про нову форму льоду?
Спочатку воду помістили в ємності між двома алмазами. Цей механізм називається комірка з алмазною накладною.
Вона складається з двох алмазів у формі конуса,розташовані один навпроти одного на площі 1 мм в діаметрі. За допомогою цього можна створити тиск у кілька мільйонів атмосфер. Також алмаз прозорий, тому досліджуваний зразок можна вивчати різними способами. Вчені відтворили тиск, який є у центрі нашої планети.
Після цього лід, розташований між алмазами, нагріли лазером. Він частково розтанув, а потім перетворився на велику кількість маленьких кристалів.
Вчені підвищили тиск і виявили, що лідзнаходився у відомій кубічній формі Ice VII, а потім перетворився на нову, невивчену, проміжну стадію Ice VIIT. Її назвали тетрагональною. Після цього лід опинився в ще одній вже вивченій фазі Ice X.
Ice VII - це кубічна фаза льоду з невпорядкованим розташуванням атомів водню.
Ice X це симетрична фаза, в якій протони впорядковані. Її можна отримати при тиску 70 ДПа.
За словами дослідників, вони звернули увагу на те, що форму Ice X вдалося отримати при несподівано невисокому тиску. Воно склало 300 тис. атмосфер, а не 1 млн.
«Ми у своїй роботі показали, що можна отриматифазу Ice X і не використовувати такий високий тиск, як передбачалося. Це важлива інформація, яку ми отримали завдяки надточним вимірам», - заявив Ашкан Саламат, фізик із лабораторії UNLV.
Під час роботи дослідники також використовували суперкомп'ютер для моделювання перебудови зв'язків і щоб передбачити, де відбудеться фазовий перехід.
Вчені підвищили тиск і виявили, що лід знаходився у відомій кубічній формі Ice VII, а потім перетворився на нову, невивчену та проміжну стадію Ice VIIT
Хіба льоду має багато форм?
Так, існує понад 20 форм льоду. Ми перерахуємо не всі, а перші сім. Інформація про інші види є у відкритому доступі.
- Аморфний лід – це лід без кристалічної структури, де молекули води розташовані випадковим чином. Це схоже на атоми у звичайному склі.
- Ice Ih – це звичайний гексагональний кристалічний лід. До нього належить майже весь існуючий лід у біосфері.
- Ice Ic – це метастабільний кубічний кристалічний лід. Він утворюється за -53 °C: він може існувати при температурі до -33 °C. Такий вид льоду може формуватись у верхніх шарах атмосфери.
- Ice II – це ромбоедрична кристалічна форма з високоупорядкованою структурою. Цей вид льоду можна отримати зі згаданого раніше Ice Ih, якщо його стиснути при температурі від -63 °C до -83 °C.
- Ice III це тетрагональний кристалічний лід, його можна створити при температурі до -23 ° C і тиску в 300 МПа.
- Ice IV – метастабільна ромбоедрична фаза. Цю фазу можна отримати, якщо поступово нагрівати аморфний лід при 810 МПа.
- Ice V – це моноклінна кристалічна фаза. Утворюється при охолодженні води до -20,15 ° C і тиску 500 МПа.
Чому нову фазу льоду не можна знайти Землі?
За словами авторів, навряд чи можна знайти нову фазульоду на Землі, тому що тут для її створення немає відповідних умов. Але умови, за яких вона утворюється, є в мантії нашої планети, а також на великих місяцях або на планетах із великою кількістю води.
За словами авторів, навряд чи можна знайти нову фазу льоду на Землі, тому що тут для її створення немає відповідних умов
Навіщо нам потрібно знати про різні форми льоду?
Великі багаті на воду планети знаходяться далеко від Землі і не входять до нашої Сонячної системи. Завдяки новій інформації астрономи зможуть дізнатися більше про ці об'єкти.
Ця робота змінить уявлення вчених про складекзопланет, заявив Ашкан Саламат, фізик із лабораторії UNLV. Автори припустили, що вивчення нової форми льоду допоможе дослідникам дізнатися більше про можливе позаземне життя за межами нашої Сонячної системи.
Читати далі:
"Джеймс Вебб" зробив найчіткішу фотографію зірки в історії
На глибині 8000 метрів вчені знайшли дивні бактерії: їх не очікували там побачити
Вчені натрапили на археологічну аномалію 1500-річної давності