Странната водна фаза „лед-VII“ може да нарасне толкова бързо 1000 мили в час

Художествено представяне на експеримент с ударна вълна върху вода, използван за образуване на екзотичен лед-VII в лабораторията на фона на хипотетичния океански свят.Увеличи / Артистично представяне на експеримент с ударна вълна вода, използвана за образуване на екзотичен лед-VII в лабораторията, на фона на хипотетичния океански свят. Национална лаборатория на Лауренс Ливърмор

Романът на Кърт Вонегут от 1963 г. Котешката люлка представи света така наречената “Ледена деветка”, измислена форма на вода, която замръзва при стайна температура. Ако докосне капка обикновена вода, това също ще замръзне и така нататък, разпространявайки се толкова бързо, че го замразява всичко, което влиза в контакт с него.

За щастие на Земята, Ice-Nine не съществува. Но има един екзотична форма на лед, наречен “лед VII”, която физиците могат да създадат лабораторията. Безвреден е в земните условия. Но на океански свят като луната на Юпитер, Европа, може да се държи точно така Ice-Nine при подходящи условия, замразявайки цял свят в рамките на часове – с някои ключови последици за възможността за намиране на живот на далечни екзопланети. Сега знаем повече за това как този специален процес на замразяване се случва, според последните хартия във физически преглед писма.

Това е формата, образувана от водните молекули, които определят в коя фаза лед получавате. Този лед в чашата ви с уиски е технически леден… “h” за шестоъгълник, тъй като това е формата, в която се подреждат всички кислородни атоми по време на замразяване. Но на теория трябва да има поне 17 различни кристални фази вода – коя от тях ще получите зависи от налягането и температурата от всякаква среда.

Под напрежение

Ice Ih ще се превърне в лед II, ако приложите достатъчно налягане, с кислородни атоми, подредени в ромбоидна форма. Продължавайте да увеличавате налягането и ще получите лед-III, лед-IV, лед-V, лед-VI и т. н. Теоретична форма на лед е възможно дори при лудо високи температури от стотици градуси Целзий, при условие че налягането е достатъчно високо.

Ice-VII was found lurking in diamonds mined from Earth's mantle earlier this year.Увеличи / Лед-VII бе открит, дебнещ в диаманти, извлечени от земната мантия по-рано тази година.YouTube/The Science Channel

Кислородните атоми на лед VII са подредени в кубична форма, нещо това се случва само при налягания над 10 000 пъти повече от това Земна повърхност. Той е създаден в лабораторията, като затваря тънки проби от вода, запечатана между плочи с високоинтензивни ударни вълни или лазерни импулси. През 2017 г. физиците от университета в Станфорд заснеха образуването на лед VII (само за шест наносекунди) върху филм за много първи път.

И по-рано тази година Science съобщи за изненадващото откритие от естествено срещащ се лед-VII, дебнещ в диаманти, добивани от дълбоко в земната мантия. Температурите там са високи, както и това налягане; така се образуват диамантите на първо място. Тези, които са не са идеални условия за лед-VII, но всъщност не се образува там. Ако водните мехурчета се хванат в диаманти, докато се образуват (в джобове, наречени включвания), че водата е изложена на по-хладно температура, докато постепенно се придвижва до повърхността, докато е неподвижна подложени на високи налягания.

Така можете да получите джобове с лед VII, хванати в диаманти. „Водата в диаманти не е непозната, но намирането на това е много високо форма на налягане воден лед непокътната, това беше наистина щастливо, ” съавторът Джордж Росман, минералог в Калтех, каза пред Лос „Ангел Таймс“.

Computer simulation showing water molecules ordering to form ice-VII.Увеличи Компютърна симулация, показваща, как молекулите на водата започват да се формират лед-VII. Национална лаборатория на Лауренс Ливърмор

В тази последна статия физиците от Лоурънс Ливърмор Национал Лаборатория (LLNL) са разработили нов математически модел, базиран на идеята за нуклеацията. Нуклеацията е това, което се случва в самия началото на процеса на замразяване, когато започват няколко водни молекули да се подредят в солидна молекулярна структура. Това формира малки ледени кристали. Определете условията точно и тези кристалите ще станат по-големи и ще се комбинират със съседите си, разпръскване, докато цялата вода в дадена проба не замръзне.

„Лед-VII се образува, като се появява в мъничко струпвания от около 100 молекули и след това растат изключително бързо, при над 1000 мили в час. ”

Оказва се, че дори да изглежда, че налягането е достатъчно високо, за да се образува лед-VII, ако не е над много специфичен праг, нуклеацията ще се разпространи навътре към пробата център. Пресичете обаче този праг и получавате бърза фаза преход, тъй като нуклеацията се разпространява в цялата проба, така ледът се образува и разпространява много бързо – сценарий „Лед-девет“. Възникващият леден кристал и заобикалящата го вода трябва да са на различни температури за тази бърза скорост на замръзване.

„Нашата работа показва, че лед VII се образува по много необичаен начин – от изскачащи в съществуване в малки клъстери от около 100 молекули и след това расте изключително бързо, с над 1000 мили на човек час “, каза съавторът Джонатан Белоф пред Physics Buzz.These може просто да са видовете условия, които съществуват в т.нар “океански светове”: тела, които като Земята имат изобилие от вода. „Вода по океанските светове, под бомбардировка от други планетарни тела като метеори или комети, претърпяват интензивно промени, за които животът може да не оцелее “, казва той.

Ударните вълни от тези експлозии биха били достатъчни за компресирайте всяка вода само до правилното високо налягане, за да я направите замръзват в лед-VII на достатъчна дълбочина (няколко стотици километри). И ако този лед VII се разпространи бързо на повърхността, той може да изпише обреченост за всеки живот на споменатата екзопланета. „Нашата цел е да разберете колкото е възможно повече за [лед-VII], за да можем да разберем дали тези планети наистина могат да поддържат живота и какви са ограниченията на обитаемост може да бъде “, казва Белоф.

DOI: Писма за физически преглед, 2018 г. 10.1103 / PhysRevLett.121.155701 (Относно DOI).

Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: