RU UA
1

Выглядит как порошок: ученые случайно создали новый вид льда

Наука 11:56 - 06 февраля 2023

Ученые не ожидали создания нового вида льда, а просто решили провести эксперимент и посмотреть, что произойдет

Куски льда

Ученые случайно создали совершенно новую форму льда/Фото: Scott Rodgerson/Unsplash

Исследователи создали совершенно новую форму льда, плотность которой очень похожа на воду. Встряхнув банку со льдом и металлическими шариками при очень низких температурах, команда создала белый порошкообразный лед со свойствами, отличными от всех известных ранее видов.

Детали

Новый лед имеет аморфную структуру — вместо того, чтобы его молекулы образовывали аккуратный и упорядоченный кристаллический узор, как лед, который вы можете сделать на своей кухне, его молекулы дезорганизованы, как у жидкой воды. Мартин Чаплин, изучающий структуру воды в Лондонском университете Южного берега, отмечает:

Это может быть жидкая вода, которая замерзла во времени. Это может быть очень важно.

Из-за своей повсеместности на Земле вода может казаться ничем не особенной жидкостью, но она имеет некоторые необычные свойства. К примеру, когда вода охлаждается, ее плотность достигает максимума при четырех градусах Цельсия, и она становится менее плотной, когда ее температура продолжает падать: поэтому кубики льда плавают сверху в стакане с водой. Однако большинство жидкостей становятся более плотными, когда они охлаждаются.

В нормальных условиях молекулы воды при замерзании соединяются в шестиугольные формы. Ученые обнаружили 20 кристаллических форм водяного льда.

В новом исследовании учёные не собирались создавать новый вид льда. В своем эксперименте они поместили обычный лед и стальные шарики в банку и охладили их до минус 200 градусов Цельсия, встряхивая контейнер примерно 20 раз в секунду. Им просто было интересно, что произойдет. Физико-химик из Университетского колледжа Лондона и соавтор статьи Кристоф Зальцманн рассказывает:

Это был один из тех экспериментов в пятницу после обеда, когда вы просто проводите это и смотрите, что происходит. Наивно можно подумать, что ничего не произойдет, вы просто расколете лед на меньшие кусочки. Но, к нашему удивлению, что-то произошло.

The research team used a process called ball milling, vigorously shaking ordinary ice together with steel balls in a jar cooled to -200 degrees Centigrade. “We shook the ice like crazy and destroyed the crystal structure,” said lead author Dr Alexander Rosu-Finsen. 2/6 pic.twitter.com/4Dr2q9arKk

— UCL News (@uclnews) February 3, 2023

"Сила сдвига" от металлических шариков превратила лед в белый порошок. Команда ученых обстреляла порошок рентгеновскими лучами, чтобы оценить, как расположены его молекулы. Когда рентгеновские лучи рассеялись, исследователи обнаружили, что лед вообще не имеет организованной структуры. Компьютерное моделирование продемонстрировало, как беспорядочно скользящие слои льда могут сделать структуру аморфной.

При более необычных обстоятельствах ученые создали две другие формы аморфного льда. В 1930-х годах исследователи конденсировали водяной пар на металлической поверхности, охлажденной до минус 110 градусов по Цельсию, образуя аморфный лед с меньшей плотностью, чем вода. Сжатие обыкновенного льда при чрезвычайно низких температурах создало первый аморфный лед с более высокой плотностью, чем вода в 1980-х годах.

Но новый лед отличается: он имеет плотность 1,06 грамма на кубический сантиметр, что очень похоже на 1 грамм на кубический сантиметр у воды. Исследователи называют это аморфным льдом средней плотности или MDA.

Фото: Christoph Salzmann

Эти свойства заставляют учёных считать, что MDA может быть стеклянной фазой воды. Стекло создается, когда расплавленная жидкость очень быстро охлаждается, прежде чем ее молекулы смогут аккуратно расположиться. По данным New Scientist, стекло обладает свойствами, подобными жидкости, в течение длительного времени. Другие исследователи не уверены, что MDA очень похож на жидкую форму воды. Томас Лёртинг, физико-химик из Университета Инсбрука в Австрии, не принимавший участия в исследовании, считает, что новый лед на самом деле "тесно связан с очень маленькими обезображенными кристаллами льда".

Нужны дополнительные исследования, чтобы лучше понять, насколько этот лед похож на жидкую воду. Исследователи считают, что исследование этого может помочь нам лучше понять спутники других планет, на поверхности которых может быть аморфный лед. Кристоф Зальцманн подчеркивает:

Большой вопрос в том, что это за штука? Я уверен, что если мы сможем выяснить, что такое MDA, мы гораздо лучше поймем жидкую воду.

Ранее ученые доказали факт того, что свет во время своего движения находится одновременно в двух временных измерениях, ведь движется и вперед, и назад во времени в одно и то же мгновение. Этот факт поможет человечеству лучше понять квантовую гравитацию и улучшить качество вычислений.

Источник: Smithsonian magazine

Не пропустите интересное!

Подписывайтесь на наши каналы и читайте новости в удобном формате!

ГЛАВНОЕ ЗА СЕГОДНЯ
Больше новостей