Οι ερευνητές ανακαλύπτουν μια νέα μορφή πάγου

Οι φυσικοί του UNLV πρωτοστάτησαν σε μια νέα τεχνική θέρμανσης με λέιζερ σε μια κυψέλη άκμονα διαμαντιού (φωτογραφία εδώ) ως μέρος της ανακάλυψης μιας νέας μορφής πάγου. Πραγματοποίηση: Chris Higgins

Οι ερευνητές του UNLV ανακάλυψαν μια νέα μορφή πάγου, που επαναπροσδιορίζει τις ιδιότητες του νερού σε υψηλή πίεση.


Το στερεό νερό, ή ο πάγος, είναι όπως πολλά άλλα υλικά στο ότι μπορεί να σχηματίσει διαφορετικά στερεά υλικά κάτω από ποικίλες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης, όπως διαμάντι ή γραφίτης που σχηματίζει άνθρακα. Ωστόσο, το νερό είναι εξαιρετικό από αυτή την άποψη, επειδή υπάρχουν τουλάχιστον 20 στερεές μορφές πάγου που γνωρίζουμε.

Μια ομάδα επιστημόνων που εργάζεται στο εργαστήριο ακραίων συνθηκών του UNLV της Νεβάδα ανέπτυξε μια νέα μέθοδο για τη μέτρηση των ιδιοτήτων του νερού κάτω από υψηλή πίεση. ο δείγμα νερού πιέστηκε αρχικά ανάμεσα στις άκρες δύο αντίθετων διαμαντιών, παγώνοντας σε αρκετούς ανάμεικτους κρυστάλλους πάγου. Στη συνέχεια, ο πάγος υποβλήθηκε σε μια τεχνική θέρμανσης με λέιζερ που τον έλιωσε προσωρινά πριν μεταμορφωθεί γρήγορα σε μια συλλογή από μικροσκοπικούς κρυστάλλους που μοιάζουν με σκόνη.

Αυξάνοντας σταδιακά την πίεση και ανατινάζοντάς την περιοδικά με τη δέσμη λέιζερ, η ομάδα παρατήρησε ότι ο πάγος του νερού πέρασε από μια γνωστή κυβική φάση, την Ice-VII, στην πρόσφατα ανακαλυφθείσα ενδιάμεση και τετραγωνική φάση, Ice-VIIt, πριν καθιζάνει σε μια άλλη γνωστή φάση, Ice-X.

Zach Grande, κάτοχος Ph.D UNLV. φοιτητής, οδήγησε την εργασία η οποία απέδειξε επίσης ότι η μετάβαση στο Ice-X, όταν το νερό ανεβαίνει επιθετικά, συμβαίνει σε πολύ χαμηλότερες πιέσεις από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως.

Αν και είναι απίθανο να βρούμε αυτή τη νέα φάση πάγου οπουδήποτε στην επιφάνεια της Γης, είναι πιθανότατα ένα κοινό συστατικό στον μανδύα της Γης καθώς και σε μεγάλα φεγγάρια και πλούσιους πλανήτες σε νερό έξω από το ηλιακό μας σύστημα.

Τα ευρήματα της ομάδας δημοσιεύτηκαν στο τεύχος της 17ης Μαρτίου του περιοδικού Φυσική εξέταση Β.

Η ερευνητική ομάδα εργαζόταν για να κατανοήσει τη συμπεριφορά του νερού υψηλής πίεσης που μπορεί να υπάρχει μέσα σε μακρινούς πλανήτες.

Για να γίνει αυτό, ο Grande και ο φυσικός του UNLV Ashkan Salamat τοποθέτησαν ένα δείγμα νερού ανάμεσα στις άκρες δύο στρογγυλών διαμαντιών γνωστών ως διαμαντένια κύτταρα άκμονα, ένα τυπικό χαρακτηριστικό στο ψηλό πεδίο. πίεση η φυσικη. Η εφαρμογή λίγης δύναμης στα διαμάντια επέτρεψε στους ερευνητές να αναδημιουργήσουν πιέσεις τόσο υψηλές όσο αυτές που βρέθηκαν στο κέντρο της Γης.

Συμπιέζοντας το δείγμα νερού ανάμεσα σε αυτά τα διαμάντια, οι επιστήμονες οδήγησαν τα άτομα οξυγόνου και υδρογόνου σε μια ποικιλία διαφορετικών διατάξεων, συμπεριλαμβανομένης της διάταξης που ανακαλύφθηκε πρόσφατα, Ice-VIIt.

Όχι μόνο η τεχνική θέρμανσης με λέιζερ, η πρώτη του είδους της, επέτρεψε στους επιστήμονες να παρατηρήσουν μια νέα φάση πάγου νερού, αλλά η ομάδα ανακάλυψε επίσης ότι η μετάβαση στο Ice-X συνέβη σε πιέσεις σχεδόν τρεις φορές χαμηλότερες από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως – στις 300.000 ατμόσφαιρες αντί για 1 εκατομμύριο. Αυτή η μετάβαση είναι ένα θέμα που συζητείται έντονα στην κοινότητα για αρκετές δεκαετίες.

“Το έργο του Ζακ έδειξε ότι αυτός ο μετασχηματισμός σε ιοντική κατάσταση συμβαίνει σε πολύ, πολύ χαμηλότερες πιέσεις από ποτέ”, είπε ο Salamat. «Είναι το κομμάτι που λείπει και οι πιο ακριβείς μετρήσεις που έγιναν ποτέ στο νερό σε αυτές τις συνθήκες».

Η εργασία επίσης βαθμονομεί εκ νέου την κατανόησή μας για τη σύνθεση των εξωπλανητών, πρόσθεσε ο Salamat. Οι ερευνητές υποθέτουν ότι η φάση Ice-VIIt του πάγου μπορεί να υπάρχει άφθονη στον φλοιό και τον ανώτερο μανδύα του το νερό-πλούσιοι πλανήτες έξω από το ηλιακό μας σύστημα, που σημαίνει ότι θα μπορούσαν να έχουν κατοικήσιμες συνθήκες ζωής.

“Μεταβάσεις συμμετρίας που βασίζονται στην πίεση σε πυκνό H2O ice», δημοσιεύτηκε στις 17 Μαρτίου στο περιοδικό Φυσική εξέταση Β.


Οι επιστήμονες διεξάγουν μια μελέτη για τους «υδάτινους κόσμους» του γαλαξία


Περισσότερες πληροφορίες:
Zachary M. Grande et al, Pressure-Induced Symmetry Transitions in Dense H2O Ice, Φυσική εξέταση Β (2022). DOI: 10.1103/PhysRevB.105.104109

Παραθέτω, αναφορά: Ερευνητές ανακαλύπτουν νέα μορφή πάγου (18 Μαρτίου 2022) Ανακτήθηκε στις 20 Μαρτίου 2022 από https://phys.org/news/2022-03-ice.html

Αυτό το έγγραφο υπόκειται σε πνευματικά δικαιώματα. Εκτός από την ορθή χρήση για σκοπούς ιδιωτικής μελέτης ή έρευνας, κανένα μέρος δεν επιτρέπεται να αναπαραχθεί χωρίς γραπτή άδεια. Το περιεχόμενο παρέχεται μόνο για ενημέρωση.

READ  Το πρώτο rover της Κίνας στον Άρη αρχίζει να εξερευνά τον κόκκινο πλανήτη_ 英文 Channel_CCTV (cctv.com)

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται.