Новый тип льда, называемый аморфным льдом средней плотности, имеет ту же плотность, что и жидкая вода, поэтому его изучение может помочь нам понять странное поведение воды при низких температурах.
Физика
2 февраля 2023 г.
Лед был создан путем столкновения очень холодных стальных шарикоподшипников с обычным льдом. Кристофер Зальцман
Исследователи обнаружили совершенно новую форму льда. Лед аморфен, то есть у него нет четко организованной кристаллической структуры, и он может помочь разгадать тайны жидкой воды.
Мы уже знали о двух типах аморфного льда: высокой плотности и низкой плотности. Посередине была щель, и исследователи думали, что нет никакого способа сделать аморфный лед средней плотности, или МДА. Но когда Кристофер Зальцман из Университетского колледжа Лондона и его коллеги поместили обычный лед, который имеет шестиугольную кристаллическую структуру, в стакан со стальными шарикоподшипниками, охлажденный до -200°C (-328°F), силы сдвига, создаваемые толчками, создали MDA.
«Это был один из тех пятничных дневных экспериментов, когда вы просто делаете это и смотрите, что происходит», — говорит Зальцманн. «Наивно ты думаешь, что ничего не произойдет, ты просто расколешь лед на более мелкие кусочки. Но, к нашему большому удивлению, что-то все-таки произошло».
Мелкий белый порошок, полученный в ходе эксперимента, имел плотность как раз между двумя другими известными формами аморфного льда, почти точно такую же плотность, как жидкая вода. Это привело исследователей к предположению, что это может быть вода в так называемой стеклянной фазе, которая представляет собой тип материи, которая продолжает вести себя как жидкость даже при экстремально низких температурах — в короткие промежутки времени стекло может казаться твердым, но при в более длительных масштабах времени он течет как вязкая жидкость.
Жидкая вода, какой бы обыденной она ни казалась, таит в себе тайны, когда охлаждается до чрезвычайно низких температур. Основываясь на разрыве между аморфным льдом низкой и высокой плотности, исследователи ранее предположили, что переохлажденная вода может фактически существовать одновременно в двух разных жидких фазах, причем одна плавает поверх другой, но существование МДА ставит эту идею под сомнение.
«Он не кристаллический, как обычный лед, лицо льда, которое вы знаете, и плотность такая же, как у жидкой воды, поэтому большой вопрос в том, что это за вещество?» говорит Зальцманн. «Я уверен, что если мы сможем выяснить, что такое МДА, то поймем жидкую воду намного лучше».
MDA также может быть важным компонентом ледяных спутников внешней Солнечной системы. Эти странные миры испытывают интенсивные силы сдвига из-за гравитации принимающих их планет, что может создать подходящие условия для формирования МДА. Исследователи также обнаружили, что когда этот лед нагревался, он выделял огромное количество тепла, что могло оказать огромное влияние на геологическую активность этих миров.
Еще по этим темам:
