Воскресенье , 25 февраля 2024

Исследователи открыли совершенно новую форму водяного льда

Исследователи открыли совершенно новую форму водяного льда

Изучая поведение воды при очень высоком давлении, команда из Университета Невады в Лас-Вегасе (UNLV) обнаружила новую форму ICE под названием Ice-VII.tПри этом расположение атомов никогда ранее не наблюдалось. Исследователи считают, что эта форма твердой воды особенно распространена в коре и верхней мантии некоторых экзопланет, что может повысить их потенциал пригодности для жизни.

В жидкой воде молекулы воды подвижны, но каждая из них всегда окружена четырьмя другими молекулами воды (четыре атома кислорода образуют тетраэдр); при атмосферном давлении ниже 0°C жидкая вода находится в твердом состоянии; при атмосферном давлении ниже 0°C жидкая вода находится в твердом состоянии. Этот «нормальный» лед имеет гексагональную кристаллическую структуру с неупорядоченными атомами водорода. Этот тип льда называется лед ih. Именно этот лед образуется в морозильных камерах или выпадает в виде града или снежинок. Его плотность ниже плотности воды.

Однако в зависимости от температуры и давления вода может образовывать несколько других форм твердых тел (см. схему ниже). Они более или менее стабильны. Ученые уже определили более 20 различных типов льда. В частности, при высоком давлении существует более десяти кристаллических форм (известных как лед или лед II, III, IV и т.д.). В отличие от известного нам стандартного льда, эти кубики льда характеризуются более высокой плотностью, чем соответствующая жидкая вода. Это означает, что кубики льда, изготовленные из них, падают на дно воды.

Используя новый метод, направленный на измерение свойств воды при высоком давлении, исследователи лаборатории в экстремальных условиях наблюдали новый переход в водяном льду между известной ледяной фазой и ледяной фазой X. формы. Образцы воды были помещены в камеру Ksari Grande с алмазным покрытием. Это было устройство, которое могло подвергать материал экстремальным давлениям и температурам, при этом образец нагревался инфракрасным лазером до 4000 К. Затем образец помещался в ячейку Ksari Grande с алмазной грунтовкой.

Читайте также: ВИЧ: новый вариант, обнаруженный в Нидерландах, удивляет исследователей

Недавнее исследование, проведенное почти в десяти странах, выявило появление нового варианта ВИЧ более чем у 100 пациентов. Этот вариант является более..

Образец сжимали между двумя алмазами, пока он не замерзал в несколько смешанных кристаллов льда. Затем с помощью лазера они временно растопили этот лед, который быстро затвердел и превратился в мелкие кристаллы, напоминающие порошок. Они повторили процесс, постепенно увеличивая давление, регулярно растапливая лед лазером и наблюдая за его строением — атомы кислорода и водорода каждый раз располагались по-разному.

Исследователи открыли совершенно новую форму водяного льда

Затем они наблюдали, как лед переходит от известной кубической фазы (ICE VII) к беспрецедентной структуре с квадратной симметрией, обозначенной как ICE VII.tДо стабилизации в другой известной фазе (ICE X); переход в ICE VII.t5. 1±0. 5 GPD наблюдался, сообщают исследователи в журнале Physical Review B.

ICE VII был впервые синтезирован в 1937 году и наблюдался в естественном состоянии в виде алмазных включений, полученных в Ботсване в 2017 году. Эти включения сформировались в мантии Земли в виде жидкой воды и кристаллизовались по пути к поверхности. Это простая кубическая фаза с препятствиями в виде атомов водорода. Лед X, который также наблюдается при высоком давлении, имеет центральную кубическую структуру.

Лед, который может быть распространен на некоторых экзопланетах

Фаза ICE VII.tКубическая решетка ICE VII расширяется вдоль одного из своих векторов, расширяя структуру в прямоугольное положение и в конечном итоге стабилизируя симметричную, идеально упорядоченную кубическую структуру льда X.

Попутно команда обнаружила, что переход к фазе X происходит при гораздо более низком давлении, чем ожидалось (почти в три раза ниже!) ) И обнаружили, что он происходит при гораздо более низком давлении, чем ожидалось (почти в три раза ниже!).

Этот конкретный переход был предметом споров среди физиков в течение десятилетий исследований, которые определяли давление для этого перехода 40-120 GPA; работа Зала показывает, что переход в это ионное состояние происходит при гораздо более низком давлении, чем считалось ранее. «Это самое точное измерение воды в таких условиях», — говорит физик из UNLV Ашкан Саламат.

Учитывая условия, необходимые для образования, ICE VIItнельзя наблюдать на поверхности Земли. Однако исследователи считают, что он относительно распространен в мантии Земли, а также на крупных спутниках и богатых водой планетах за пределами Солнечной системы. Таким образом, результаты исследования поднимают вопрос о потенциальной обитаемости некоторых экзопланет.

С точки зрения науки «УБИЙСТВЕННЫЙ ЛЁД» National Geographic

Смотрите также

Заражение COVID-19 повышает риск легочной тромбоэмболии в течение 30 дней в 33 раза

Таков вывод нового исследования, проведенного в Швеции с участием более миллиона человек, положительно протестированных на …

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *