Oamenii de știință descoperă o nouă formă de gheață – posibil comună pe planetele îndepărtate, bogate în apă

Fizicienii UNLV au inițiat o nouă tehnică de încălzire cu laser într-o celulă de nicovală de diamant (în imaginea aici) ca parte a descoperirii unei noi forme de gheață. Credit: Chris Higgins

Descoperirile ar putea avea implicații pentru înțelegerea noastră a planetelor îndepărtate bogate în apă.

Cercetătorii NLV au descoperit o nouă formă de gheață, redefinind proprietățile apei la presiune ridicată.

Apa solidă, sau gheața, este ca multe alte materiale prin aceea că poate forma diferite materiale solide în condiții variate de temperatură și presiune, cum ar fi diamantul sau grafitul care formează carbon. Cu toate acestea, apa este excepțională în acest sens, deoarece există cel puțin 20 de forme solide de gheață de care cunoaștem.

O echipă de oameni de știință care lucrează la Laboratorul de Condiții Extreme din Nevada al UNLV a dezvoltat o nouă metodă de măsurare a proprietăților apei la presiune ridicată. Proba de apă a fost mai întâi strânsă între vârfurile a două diamante opuse, înghețând în mai multe cristale de gheață amestecate. Gheața a fost apoi supusă unei tehnici de încălzire cu laser care a topit-o temporar înainte de a se reforma rapid într-o colecție de cristale minuscule asemănătoare pulberii.

Prin creșterea treptată a presiunii și aruncarea periodică a acesteia cu raza laser, echipa a observat că gheața de apă a trecut de la o fază cubică cunoscută, Ice-VII, la faza intermediară și tetragonală recent descoperită, Ice-VIIt, înainte de a se stabili. într-o altă fază cunoscută, Ice-X.

Zach Grande, titular al unui doctorat UNLV. student, a condus lucrarea care a demonstrat, de asemenea, că tranziția la Ice-X, când apa se înclină agresiv, are loc la presiuni mult mai mici decât se credea anterior.

READ  Riscul inundațiilor crește în România, din cauza defrișărilor • B365

Deși este puțin probabil să găsim această nouă fază de gheață oriunde pe suprafața Pământului, este probabil un ingredient comun în mantaua Pământului, precum și în lunile mari și planetele bogate în apă din afara sistemului nostru solar.

Descoperirile echipei au fost raportate în numărul din 17 martie 2022 al revistei. Examenul fizic B.

Mancare la pachet

Echipa de cercetare a lucrat pentru a înțelege comportamentul apei de înaltă presiune care ar putea fi prezentă în interiorul planetelor îndepărtate.

Pentru a face acest lucru, Grande și fizicianul UNLV Ashkan Salamat au plasat o probă de apă între vârfurile a două diamante rotunde cunoscute sub numele de celule de nicovală de diamant, o caracteristică standard în domeniul fizicii de înaltă presiune. Aplicarea puțină forță asupra diamantelor a permis cercetătorilor să recreeze presiuni la fel de mari ca cele găsite în centrul Pământului.

Prin stoarcerea probei de apă între aceste diamante, oamenii de știință au condus atomii de oxigen și hidrogen într-o varietate de aranjamente diferite, inclusiv aranjamentul nou descoperit, Ice-VIIt.

Nu numai că tehnica de încălzire cu laser, prima de acest gen, a permis oamenilor de știință să observe o nouă fază de gheață de apă, dar echipa a descoperit și că tranziția la Ice-X a avut loc la presiuni de aproape trei ori mai mici decât se credea anterior – la 300.000 atmosfere în loc de 1 milion. Această tranziție a fost un subiect aprins dezbătut în comunitate de câteva decenii.

„Lucrările lui Zach au demonstrat că această transformare într-o stare ionică are loc la presiuni mult mai mici decât oricând înainte”, a spus Salamat. „Este piesa lipsă și cele mai precise măsurători făcute vreodată pe apă în aceste condiții”.

READ  O „ploaie de stele” poate fi văzută în această seară

Lucrarea recalibrează, de asemenea, înțelegerea noastră asupra compoziției exoplanetelor, a adăugat Salamat. Cercetătorii presupun ipoteza că faza Gheață-VIIt a gheții poate exista din abundență în scoarța și mantaua superioară a planetelor așteptate bogate în apă din afara sistemului nostru solar, ceea ce înseamnă că ar putea avea condiții locuibile pentru viață.

Referință: „Tranziții de simetrie determinate de presiune în H dens2O ice” de Zachary M. Grande, C. Huy Pham, Dean Smith, John H. Boisvert, Chenliang Huang, Jesse S. Smith, Nir Goldman, Jonathan L. Belof, Oliver Tschauner, Jason H. Steffen și Ashkan Salamat, 17 ani martie 2022, Examenul fizic B.
DOI: 10.1103/PhysRevB.105.104109

Colaboratorii de la Lawrence Livermore National Laboratory au folosit un supercomputer mare pentru a simula rearanjarea legăturilor, prezicând că tranzițiile de fază ar trebui să aibă loc exact acolo unde au fost măsurate prin experimente.

Alți colaboratori includ fizicienii UNLV Jason Steffen și John Boisvert, mineralogistul UNLV Oliver Tschauner și oameni de știință de la Laboratorul Național Argonne și de la Universitatea din Arizona.

Faci un comentariu sau dai un răspuns?

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *