قام العلماء بضغط الماء بين ماستين لإنشاء شكل جديد تمامًا من الجليد يكون صلبًا في درجة حرارة الغرفة.

يتشكل الجليد، المسمى الجليد XXI، عندما يتعرض الماء لضغط شديد ليصبح شبه مستقر، وهي حالة محفوفة بالمخاطر تصبح غير مستقرة فيزيائيًا بسبب أدنى اضطراب.

قام الباحثون بتكوين الجليد XXI عن طريق ضغط الماء الفائق بين ماستين واكتشفوه باستخدام ليزر الأشعة السينية الأوروبي الحر (XFEL)، وهو أكبر ليزر للأشعة السينية في العالم. ووجد الفريق أن الماء فائق الضغط يتغير هيكليًا من حالة عالية الكثافة إلى حالة عالية الكثافة جدًا.

يمكن أن يكون لهذا الاكتشاف آثار على استكشاف الفضاء، مما يفتح طرقًا جديدة يمكن أن يتشكل فيها الجليد في عوالم غريبة، وفقًا للدراسة المنشورة في 10 أكتوبر في المجلة. مواد الطبيعة.

“تشير النتائج التي توصلنا إليها إلى احتمال وجود عدد أكبر من مراحل الجليد شبه المستقرة ذات درجات الحرارة المرتفعة ومسارات الانتقال المرتبطة بها، مما قد يقدم رؤى جديدة حول تكوين الأقمار الجليدية،” مؤلف مشارك في الدراسة. زوج راشيلوقال باحث ما بعد الدكتوراه في مركز أبحاث السنكروترون الإلكتروني الألماني في ألمانيا، في أ إفادة.

الجليد الحادي والعشرون، الرقم 21 بالأرقام الرومانية، هو المرحلة الجليدية الحادية والعشرون المعروفة – وتشمل المراحل الأخرى بلورات الجليد ذات الأربعة جوانب التاسع عشر ونجم ساخن الجليد الفائق. يمكن أن يتواجد الماء في عدد كبير من أشكال الطور الصلب بفضل تركيبه الجزيئي، حيث تتجمد ذرات الهيدروجين ذات الشقين في هياكل بلورية وغير متبلورة مختلفة.

لقد اكتشف العلماء العديد من مسارات التحول بين الماء والجليد من خلال الضغط على الماء عند درجات حرارة منخفضة، عندما تكون الجزيئات أبطأ، لكنهم يتوقعون تنوعًا أقل للجليد عند درجات حرارة أعلى، عندما تمتلك الجزيئات طاقة حركية أكبر.

وفي الدراسة الجديدة، اكتشف الباحثون مسارات انتقال الجليد في درجة حرارة الغرفة، والتي تبلغ حوالي 72 درجة فهرنهايت (22 درجة مئوية). استخدم الفريق أ خلية سندان الماسوهو جهاز يستفيد من صلابة الماس الشديدة لإخضاع المواد لضغط هائل. في هذه الحالة، تعرض الماء لضغوط تبلغ حوالي 20.000 مرة ضغط الهواء الطبيعي على الأرض، مما دفع جزيئات H2O معًا إلى أن تصبح مضغوطة جدًا بحيث تشكل بنية صلبة. قام جهاز XFEL بمسح العينة كل جزء من المليون من الثانية (1 ميكروثانية)، لتتبع كيفية تغير بنيتها.

“مع نبضات الأشعة السينية الفريدة من نوعها لـ XFEL الأوروبي، اكتشفنا مسارات تبلور متعددة في H2O والتي تم ضغطها وفك ضغطها بسرعة أكثر من 1000 مرة باستخدام خلية سندان الماس الديناميكية،” مؤلف مشارك في الدراسة. جيون وو ليوقال الباحث في معهد الأبحاث الكوري للمعايير والعلوم (KRISS) في البيان.