Oamenii de știință tocmai au confirmat existența unei noi structuri cristaline de gheață

Nu toate gheațele de apă sunt la fel. Dispunerea particulelor, care sunt prinse în interior, variază foarte mult, în funcție de condițiile de presiune și temperatură în care sunt formate.

Știm că există 18 dintre aceste etape distincte de gheață, dintre care unele apar în mod natural, iar altele apar doar în condiții de laborator.

În urmă cu trei ani, o echipă de cercetători a modificat o structură de gheață existentă, transformând-o într-o formă pe care au numit-o Gheață β-XV. Acum, membrii acestei echipe i-au determinat structura cristalină precisă, au răspuns la întrebări despre modul în care s-a format și le-au acordat clasificarea Ice XIX.

Această descoperire ne-ar putea ajuta să înțelegem mai bine cum se formează și se comportă gheața în condiții spațiale complet diferite de cele de pe Pământ.

Gheața pe care o vedeți în congelator sau care cade din cer sub formă de fulgi de zăpadă sau grindină, este cea mai comună gheață naturală de pe Pământ. Această gheață se numește I, iar atomii de oxigen sunt dispuși într-o rețea hexagonală. Cu toate acestea, structura Inginer frustrat, Cu atomi de hidrogen mai turbulenți.

Când prima zăpadă este răcită într-un anumit mod, atomii de hidrogen pot fi aranjați periodic, precum și atomii de oxigen. Acesta este modul în care oamenii de știință din laborator pot crea diferite faze de gheață care conțin rețele moleculare de cristal care sunt mult mai aranjate decât formele părinte perturbate.

O echipă de chimiști fizici de la Universitatea din Innsbruck din Austria lucrează de ceva timp cu A șasea etapă de gheață. Aceasta este o formă de gheață care poate fi găsită în natură, dar numai la presiuni foarte mari de 10.000 de ori mai mari decât presiunea atmosferică la nivelul mării (aproximativ 1 gigapascal), cum ar fi cele găsite în mantaua Pământului sau înfășurate în jurul unui nucleu Luna lui Saturn Titan.

La fel ca prima gheață, cea de-a șasea gheață este relativ dezorganizată. Forma sa necesară era hidrogenul, doar a cincisprezecea gheață A fost descoperit acum aproximativ un deceniu. Este creat prin răcirea gheții la mai puțin de 130 K (-143 ° C, -226 ° F) la presiuni de aproximativ 1 GPa.

Acum câțiva ani, prin schimbarea acestui proces, cercetătorii au creat o altă etapă de gheață. Au încetinit răcirea, au dus-o la sub 103 K și au crescut presiunea la 2 GPa. Aceasta a produs un al doilea aranjament de molecule de hidrogen care era diferit de gheața XV, pe care o numeau gheață β-XV.

Verificarea faptului că gheața era o etapă separată a fost un obstacol separat, necesitând înlocuirea apei normale cu apă „grea”. Hidrogenul natural nu conține neutroni în nucleu. Pe de altă parte, apa grea se bazează pe deuteriu, care este o formă de hidrogen care are un singur neutron în nucleu.

Pentru a determina dispunerea atomilor într-o rețea de cristal, oamenii de știință trebuie să împrăștie neutronii din nuclee, astfel încât atomii normali de hidrogen nu îi vor tăia.

„Din păcate, acest lucru schimbă și scările de timp ale cererii în procesul de fabricare a gheții”, A spus chimistul fizic Thomas Loerting De la Universitatea din Innsbruck.

„Dar apoi doctorandul Tobias Jacir a avut ideea importantă de a adăuga un procent mic de apă normală la apa grea – ceea ce a accelerat foarte mult procesul de aplicare.”

Acest lucru a permis echipei să obțină datele despre neutroni de care aveau nevoie pentru a reuni structura cristalină. După cum credeau, era diferit de Ice XV, făcându-l un cadru oficial, cunoscut ca etapa a XIX-a, Ice XIX.

Acest lucru face ca fazele pereche-soră – prima cunoscută să aibă aceeași structură de rețea de oxigen, dar cu aranjamente diferite de atomi de hidrogen.

„Acest lucru înseamnă, de asemenea, că pentru prima dată va fi posibil să se realizeze tranziția între două forme de gheață aranjate în experimente”, Spuse Loerting.

Cercetarea a fost publicată în Comunicări despre natură.