Konečně bylo prokázáno, že existuje podivný typ ledu, který by přebýval hluboko v oceánech mimozemských planet.
Poprvé mají vědci přímo pozoroval jakousi hybridní fázi vody zvané plastový ledkterý se tvoří při vysokých teplotách a tlacích a vykazuje vlastnosti pevné ledu i tekuté vody. Pozorování, hlášena 12. února v Příroda, Může vědcům pomoci lépe porozumět vnitřní architektuře a procesy jiných světů v naší sluneční soustavě i mimo něj, z nichž některé mohou být obyvatelné.
Plastový led je „něco středního mezi kapalinou a krystalem, dokážete si představit, že je měkčí, když jej stisknete,“ říká fyzická Livia Bove z Říma University of Sapienza. Říká se tomu plastový led, protože je snadněji formován nebo deformován než typický krystalický led, vystavující vědci nemovitosti nazývají plasticitu, říká. „Jako něco, co dokáže (stlačit) dírou a vyjít, i když je to stále solidní.“
Většina ledu na zemském povrchu – včetně kostek ledu, ledovců a sněhu – se skládá z molekul vody uspořádané v šestiúhelníkové mřížce, která se podobá voštině. Vědci klasifikují tento společný led jako led LH. Ale kromě ICE IH existuje nejméně 20 dalších známých fází ledu, které se tvoří v různých podmínkách tlaku a teploty. Při tlacích nad 20 000 barů – nebo 20 000 kilogramů na centimetr čtvereční – mřížky ledové mřížky komprimují do ledu VII, polymorf s hustou krychlovou strukturou, ve které jsou molekuly uspořádány jako krychle v Rubikově kostce. Byl nalezen led VII uvězněné v diamantů pochází z pozemského pláště a předpokládá se, že se vyskytuje také uvnitř jiných planet. A fanoušci Kurt Vonnegut mohou mít zájem slyšet, že Ice IX byl objeven v roce 1996I když postrádá děsivou schopnost zmrazit celé oceány.
Existují také ledové fáze, které byly teoretizovány pouze. Před více než 15 lety počítačové simulace ukázaly, že když je led VII zahříván a vystaven extrémním tlakům, Její jednotlivé molekuly vody by se měly začít volně otáčetjako by kapalina, zatímco zabírala pevná pozice, jako v pevné látce. Vzhledem k tomu, že hypotetická fáze sdílela stejnou krystalickou strukturu krystalu jako ICE VII, stala se známou jako plastový led VII. Ale protože provádění experimentů při takových vysokých tlacích bylo v té době technicky nemožné, pevný důkaz existence plastového ledu po celá léta.
Pro novou studii využili Bove a jeho kolegové relativně nový nástroj na Institut Laue-Langevin V Grenoble ve Francii je schopna měřit pohyby molekul při extrémním tlaku. V experimentech namířili neutronový paprsek na vzorky vody a vzorky podrobili teplotám až do 326 ° C a tlaky až 60 000 barů. Když příchozí neutrony interagovaly s molekulami vody ve vzorcích, získaly nebo ztratily energii v závislosti na tom, jak se molekuly vody pohybovaly a rotují, než byly rozptýleny směrem k detektoru. Měření energií rozptýlených neutronů umožnilo Boveovu týmu charakterizovat pohyby molekul a identifikovat fázi, která se vytvořila.
Nad 177 ° C a přes zhruba 30 000 barů – asi 28násobek tlaku v nejhlubším bodě v pozemských oceánech – tým Bove pozoroval fázi ledu, která měla krychlovou krystalickou mříž s molekulami vody, která se rotují asi tak rychle jako ty v kapalné vodě. Identifikovali fázi jako plastový led VII a konečně potvrdili její existenci.
Jeden pozorovaný detail se však lišil od předpovědí. Spíše než se točí volně se molekuly vody zdálo, že se v trhaných pohybech otočily. Jak se molekuly otáčí, narušují své vodíkové vazby s jedním sousedem, aby se rychle otočily a spojily s druhým, vysvětluje Bove.
Plastové led VII možná existoval v raných formačních stádiích Evropy, Titanu a dalších ledových měsíců v naší sluneční soustavě, než veškerá voda unikla z jejich vysokotlakých interiérů, říká planetární vědec Baptiste Journaux University of Washington v Seattlu. Nová pozorování by mohla vědcům pomoci spojit příběh o tom, jak se tyto měsíce vyvinuly do oceánských světů, které jsou dnes, říká.
A za naší sluneční soustavou může podivný led odpočívat na dně obřích oceánů na exoplanetech, z nichž některé jsou tisíce kilometrů hluboké a potenciálně obyvatelné, říká Journaux. Zkoumání toho, jak snadno plastové ledové VII začleňuje soli do své mříže, by mohlo pomoci určit, zda přítomnost podivné fáze zvyšuje výměnu solí mezi exoplanetovým mořským a oceány výše, říká. „To by vlastně krmilo oceán více živin.“
Zdrojový odkaz
