Oamenii de știință au dezvoltat o formă bizară de gheață cosmică

Știm că apa se manifestă sub formă de gheață, lichid și abur, însă există și alte forme mult mai exotice. Faza exotică a apei poate apărea în mod natural pe planete și luni din alte părți ale sistemului solar, sub temperaturi și presiuni ridicate.

„Fazele plastice sunt stări hibride care combină proprietăți ale solidelor și lichidelor. În gheața plastică, moleculele de apă formează o rețea cubică rigidă, asemănătoare cu cea din gheața VII, dar prezintă mișcări de rotație la scară de picosecunde, care amintesc de apa lichidă,” a explicat Livia Eleonora Bove, director de cercetare la Centrul Național Francez de Cercetare Științifică (CNRS).

• Test de cultură generală. De ce zăpada este albă?
• Fără precedent: Ce a găsit Telescopul Spațial James Webb într-una dintre cele mai strălucitoare galaxii cunoscute?

Cu peste 15 ani în urmă, oamenii de știință preziseseră că gheața plastică VII s-ar putea forma în condiții extreme, pe baza simulărilor pe calculator.

Această descoperire incredibilă a fost posibilă datorită tehnologiei de ultimă oră de la Institutul Laue-Langevin (ILL) din Franța. Cercetătorii au folosit spectrometre avansate de neutroni și echipamente specializate pentru a recrea condițiile extreme de temperatură și presiune necesare formării Gheții Plastice VII.

Mai mult, tehnica de Dispersie Cuasi-Elastică a Neutronilor (QENS) a permis oamenilor de știință să analizeze structura și dinamica moleculelor de apă din această fază exotică, scrie InterestingEngineering.

Aceasta a condus la prima observație experimentală a acestei forme unice de apă, Gheața Plastică VII.

Gheața exotică ar putea exista pe lumi înghețate din Cosmos

Analiza datelor obținute din dispersia neutronilor a relevat că mișcarea moleculelor în gheața plastică VII este mai complexă decât au prezis inițial simulările pe calculator.

„Măsurătorile QENS au sugerat un mecanism de rotație moleculară diferit pentru gheața plastică VII față de comportamentul de rotație liberă așteptat inițial,” a spus Maria Rescigno, doctorandă la Universitatea La Sapienza și primul autor al studiului.

Simulările suplimentare pe calculator, combinate cu o metodă statistică numită analiză în lanț Markov, au oferit o înțelegere mai precisă a modului în care moleculele de apă se comportă în gheața plastică VII. În loc să se rotească liber, simulările au arătat că moleculele tind să se rotească într-un tipar specific, cu patru direcții.

Oamenii de știință investighează, de asemenea, tranziția între gheața VII obișnuită și gheața plastică VII. Înțelegerea acestei tranziții ar putea oferi indicii despre o altă fază exotică și greu de detectat: apa superionică.

„Se preconizează că această tranziție poate fi fie de prim ordin, fie continuă, în funcție de metoda de simulare utilizată,” a explicat Bove.

Faza exotică a apei

„Scenariul unei tranziții continue este foarte intrigant, deoarece sugerează că faza plastică ar putea fi precursorul fazei superionice – o altă fază hibridă exotică a apei, prezisă la temperaturi și presiuni și mai ridicate, unde hidrogenul se poate difuza liber prin structura cristalină de oxigen.”

Aceste forme exotice de apă – gheața plastică și apa superionică – ar putea fi esențiale pentru înțelegerea unora dintre lumi înghețate din sistemul solar, cum ar fi lunile (Ganimede și Callisto) și planetele (Uranus și Neptun).

Căldura și presiunea extremă din interiorul acestor corpuri cerești înghețate ar putea permite formarea unor forme exotice de apă, care ar putea constitui părți semnificative din interiorul lor.

Rezultatele au fost publicate recent în Nature.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Test de cultură generală. Care este diferența dintre ghețar și sloi de gheață?

Tensiunile politice dintre Canada și Statele Unite s-au mutat pe gheață

Gheața din Groenlanda ascunde rezerve enorme de petrol și gaze naturale. Dar cât de ușor ar fi să le exploatăm?

Gheață veche de 1,2 milioane de ani, extrasă de la mare adâncime în Antarctica