29 мая 2024, среда, 01:56
TelegramVK.comTwitterYouTubeЯндекс.ДзенОдноклассники

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

03 февраля 2023, 10:00

Новый вид аморфного льда

Для получения нового типа льда ученые использовали так называемую «шаровую мельницу»
Для получения нового типа льда ученые использовали так называемую «шаровую мельницу»
Christoph Salzmann

Исследователи из Университетского колледжа Лондона и Кембриджского университета обнаружили новый тип льда, который больше похож на жидкую воду, чем на любой другой известный лед.

Специалисты различают более двадцати модификаций кристаллического льда и три разновидности аморфного льда. На Земле почти весь водяной лед представлен только одной из кристаллической формой — лед Ih, который имеет гексагональную кристаллическую структуру, каждая молекула воды в нем окружена четырьмя другими молекулами, находящимися в вершинах правильного тетраэдра. Расстояние между молекулами составляет 2,76 ангстрема. Незначительная часть льда в верхних слоях атмосферы относится к типу Iс, который имеет кубическую структуру кристаллов. Такой лед образуется при температуре от −133 °C до −123 °C и сохраняет свою структуру до −73 °C, а в дальнейшем переходит в лед Ih. Для образования прочих типов водяного льда необходимы особые условия, прежде всего высокое давление.

Аморфный лед разделяется на лед низкой (0,93 г/см³), высокой (1,17 г/см³) и очень высокой плотности (1,26 г/см³). Аморфный лед низкой плотности был открыт в 1930-х годах, когда ученые конденсировали водяной пар на металлической поверхности, охлажденной до –110 градусов по Цельсию. Лед высокой плотности был обнаружен в 1980-х годах, когда обычный лед сжимали при еще более низких температурах, а лед очень высокой плотности открыли в 1996 году, нагревая аморфный лед высокой плотности до 160 К (–113,15 °C) при давлении от 1 до 2 ГПа.

На Земле аморфный лед редок, его можно встретить лишь в верхних слоях атмосферы, зато предполагается, что аморфный лед низкой плотности служит основным материалом комет и содержится на поверхности других планет. Преобладание в космосе аморфного льда связывается с тем, что в холодной космической среде льду не хватает космической энергии для кристаллизации.

Исследовательская группа использовала так называемую «шаровую мельницу», которая энергично встряхивала обычный лед вместе со стальными шариками в сосуде, охлажденном жидким азотом до –200 °C. Плотность измельченного льда определялась по его плавучести в жидком азоте. Исследователи использовали ряд других методов для анализа структуры и свойств полученного льда, в том числе рентгеновскую дифракцию и рамановскую спектроскопию. В результате была получена новая аморфная форма льда, которая, в отличие от всех других известных льдов, имела ту же плотность, что и жидкая вода. Новый лед назвали «аморфным льдом средней плотности» (medium-density amorphous ice, MDA).

Ученые предполагают, что MDA, который выглядит как мелкий белый порошок, может существовать внутри ледяных спутников внешней Солнечной системы, поскольку приливные силы газовых гигантов, таких как Юпитер и Сатурн, могут оказывать на обычный лед воздействие, подобное тому, что создается шаровой мельницей. Кроме того, команда обнаружила, что, когда MDA нагревался и перекристаллизовывался, он выделял необычайное количество тепла, а это означало, что он мог вызвать тектонические движения и «ледотрясения» в многокилометровом ледяном покрове на таких спутниках, как Ганимед.

Итоги исследования опубликованы в журнале Science.

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
VK.com Twitter Telegram YouTube Яндекс.Дзен Одноклассники
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2024.