Открита е нова форма на лед: аморфен лед със средна плътност
Замразената вода може да одобри разнообразни форми. Има 20 известни елементарни или кристални етапи на водния лед и минимум две фамилии от аморфна форма.
За разлика от елементарния лед, чиито молекули са вярно подредени в шестоъгълна решетка, аморфните форми нямат мощно подредена кристална конструкция.
Въпреки че съвсем цялата замръзнала вода на Земята съществува като бистър лед, аморфният лед евентуално е най-често срещаната конструкция на водата във Вселената като цяло.
Като цяло аморфните ледове се отличават по своята компактност, като аморфният лед с ниска компактност има компактност от 0,94 g/cm3 и аморфните форми на лед с висока компактност, които стартират от 1,13 g/cm3.
Но нито кристалният, нито аморфният лед имат форма с компактност, близка до тази на течна вода (1 g/cm3). Тази разлика в плътността е крайъгълен камък на актуалното ни схващане за водата.
За изследването доктор. Rosu-Finsen и съавторите са употребявали развой, наименуван топково мелене, пламенно разклащайки елементарен лед дружно със стоманени топки в буркан, охладен до 77 К (минус 200 градуса по Целзий).
Те откриха, че вместо да приключи с дребни късчета елементарен лед, процесът дава нова аморфна форма на лед, която, за разлика от всички други известни ледове, има същата компактност (1,06 g/cm3) като течната вода и чието положение наподобява на вода в твърда форма.
Нова форма на лед, доста сходна по молекулярна конструкция с течната вода (вляво), спрямо елементарния бистър лед (вдясно). Кредит за изображение: Rosu-Finsen et al., doi: 10.1126/science.abq2105.
Нова форма на лед, доста сходна по молекулярна конструкция с течната вода (вляво), спрямо елементарния бистър лед (вдясно). Кредит за изображение: Rosu-Finsen et al., doi: 10.1126/science.abq2105.
За да схванат процеса в молекулярен мащаб, те използваха изчислителна симулация.
Чрез подражаване на процедурата на мелене на топка посредством неведнъж случайно отрязване на бистър лед, те сполучливо сътвориха изчислителен модел на безформен лед със междинна компактност.
„ Нашето изобретение на аморфния лед със междинна компактност повдига доста въпроси по отношение на самата природа на течната вода и по тази причина разбирането на точната атомна конструкция на новата форма е доста значимо “, сподели доктор. Майкъл Дейвис, откривател в University College London и University of Cambridge.
„ Открихме забележителни прилики сред аморфния лед със междинна компактност и течната вода. “
„ Приетата мъдрост е, че в тази празнота в плътността не съществува лед “, сподели професорът Кристоф Залцман от Университетския лицей в Лондон.
„ Нашето проучване демонстрира, че плътността на аморфния лед със междинна компактност е тъкмо в границите на тази разлика в плътността и това изобретение може да има далечни последствия за нашето схващане за течната вода и нейните доста аномалии. “
Откриването на аморфния лед със междинна компактност поражда въпроса къде може да съществува в природата?
Установено е, че силите на отрязване са ключът към основаването на безформен лед със междинна компактност в проучването.
Авторите допускат, че елементарният лед може да претърпи сходни сили на отрязване в ледените луни заради приливните сили, упражнявани от газови колоси като Юпитер.
Освен това, аморфният лед със междинна компактност демонстрира едно удивително свойство, което не се среща в други форми на лед.
Използвайки калориметрия, откривателите откриха, че когато аморфният лед със междинна компактност прекристализира до елементарен лед, той отделя извънредно количество топлота.
Топлината, освободена от рекристализацията на аморфния лед със междинна компактност, може да играе роля в активирането на тектонични придвижвания.
В по-широк проект това изобретение демонстрира, че водата може да бъде високоенергиен геофизичен материал.
„ Казва се, че аморфният лед като цяло е най-разпространената форма на вода във Вселената “, сподели професор Ангелос Михаелидес, откривател в University College London и University of Cambridge.
„ Сега стартира конкуренцията, с цел да се разбере каква част от него е безформен лед със междинна компактност и какъв брой геофизически дейна е новата форма. “
Откритието се оповестява в публикация, оповестена тази седмица в списание Science.
