Научници су открили нови облик леда – можда је уобичајен на удаљеним планетама богатим водом

Физичари УНЛВ-а су пионири нову технику ласерског грејања у ћелији дијамантског наковња (на слици) као део њиховог открића новог облика леда. Заслуге: Цхрис Хиггинс

Налази би могли имати импликације на наше разумевање удаљених планета богатих водом.

Истраживачи НЛВ-а открили су нови облик леда, редефинишући својства воде под високим притиском.

Чврста вода, или лед, је попут многих других супстанци по томе што може формирати различите чврсте материје на основу променљивих услова температуре и притиска, као што је формирање дијамантског угљеника или графита. Међутим, вода је изузетна у овом погледу јер нам је познато најмање 20 чврстих облика леда.

Тим научника који ради у УНЛВ-овој лабораторији за екстремне услове у Невади осмислио је нову методу за мерење својстава воде под високим притиском. Узорак воде је прво стиснут између супротних крајева дијаманата – замрзнут у неколико помешаних кристала леда. Лед је затим подвргнут техници ласерског загревања која је проузроковала да се привремено отопи пре него што се брзо поново формира у низ сићушних кристала налик праху.

Постепеним повећањем притиска и периодичним експлозијама ласерским снопом, тим је приметио да водени лед прелази из добро познате кубичне фазе, Ице-ВИИ, у новооткривену међуфазу и квартарну фазу, Ице-ВИИт, пре него што се слегне. на другу добро познату позорницу, Ице-Кс.

Зацх Гранде, др на УНЛВ. Талеб, који је водио рад који је такође показао да се прелазак на Ице-Кс, када се вода стврдне, дешава при много нижим притисцима него што се раније мислило.

Иако је мало вероватно да ћемо ову нову фазу леда пронаћи било где на Земљи, вероватно ће бити уобичајена компонента унутар Земљиног омотача, као и на великим месецима и планетама богатим водом изван нашег Сунчевог система.

Резултати тима објављени су у издању часописа од 17. марта 2022 физички преглед б.

Одузети

Истраживачки тим је радио на разумевању понашања воде под високим притиском која може бити присутна у унутрашњости удаљених планета.

Да би то урадили, Гранди и физичар УНЛВ-а Асхкан Салама ставили су узорак воде између крајева два кружно исечена дијаманта позната као дијамантске ћелије наковња, што је стандардна карактеристика у области физике високог притиска. Примена мале силе на дијамант омогућила је истраживачима да поново створе притиске који су високи као они у центру Земље.

Компримовањем узорка воде између ових дијаманата, научници су убацили атоме кисеоника и водоника у низ различитих аранжмана, укључујући новооткривени аранжман, Ице-ВИИ.

Не само да је прва такве врсте техника ласерског грејања омогућила научницима да посматрају нову фазу воденог леда, већ је тим такође открио да се прелазак на Ице-Кс десио при притисцима скоро три пута нижим него што се раније мислило – на 300.000 атмосфера уместо 1 милион. Ова транзиција је тема о којој се жестоко расправља у заједници већ неколико деценија.

„Заков рад је показао да се овај прелазак у јонско стање дешава при много нижим притисцима него што се раније мислило“, рекао је Саламат. „То је комад који недостаје и најтачнија мерења на води под овим условима.

Саламат је додао да рад такође калибрише наше разумевање формирања егзопланета. Истраживачи претпостављају да би фаза леда Ице-ВИИ могла постојати у изобиљу у кори и горњем омотачу пројектованих планета богатих водом изван нашег Сунчевог система, што значи да би могле имати услове за живот.

Референца: „Прелази симетрије вођени притиском у густом Х₂О ице” Зацхари М. Гранде, Си Хои Пхам, Деан Смитх, Јохн Х. Боисферт, Кинлианг Хуанг и Јессе С. 17. март 2022. Доступно овдје физички преглед б.
ДОИ: 10.1103/ ПхисРевБ.105.104109

Сарадници у Националној лабораторији Лоренс Ливермор користили су велики суперкомпјутер за симулацију преуређивања веза – предвиђајући да би фазни прелази требало да се десе тачно тамо где су измерени експериментима.

Додатни сарадници су физичари УНЛВ-а Јасон Степхен и Јохн Боасферт, УНЛВ минералог Оливер Цхунер и научници из Националне лабораторије Аргонне и Универзитета у Аризони.