Išvados gali turėti įtakos mūsų supratimui apie tolimas, vandens turtingas planetas.

NLV mokslininkai atrado naują ledo formą, iš naujo apibrėžiančią vandens savybes esant aukštam slėgiui.

Kietas vanduo arba ledas, kaip ir daugelis kitų medžiagų, gali sudaryti skirtingas kietas medžiagas, priklausomai nuo temperatūros ir slėgio sąlygų pasikeitimo, pavyzdžiui, deimantinės anglies ar grafito susidarymo. Tačiau vanduo šiuo aspektu yra išskirtinis, nes mums žinoma mažiausiai 20 kietų ledo formų.

UNLV Ekstremalių sąlygų laboratorijoje Nevadoje dirbanti mokslininkų komanda sukūrė naują metodą vandens savybėms išmatuoti esant aukštam slėgiui. Vandens mėginys pirmą kartą buvo suspaustas tarp priešingų deimantų galų – sušaldytas į keletą mišrių ledo kristalų. Tada ledas buvo kaitinamas lazeriu, dėl kurio jis laikinai ištirpo, kol jis greitai vėl susiformavo į miltelių pavidalo mažų kristalų masyvą.

Palaipsniui didindama slėgį ir periodiškai jį išsprogdindama lazerio spinduliu, komanda pastebėjo, kad vandens ledas prieš nusėsdamas pereina iš gerai žinomos kubinės fazės Ice-VII į naujai atrastą tarpinę ir ketvirtinę fazę Ice-VIIt. į kitą gerai žinomą sceną „Ice-X“.

Zachas Grande, UNLV mokslų daktaras. Talebas, vadovavęs darbui, kuris taip pat parodė, kad perėjimas prie Ice-X, kai vanduo sukietėja, vyksta esant daug mažesniam slėgiui, nei manyta anksčiau.

Nors mažai tikėtina, kad kur nors Žemėje rasime šią naują ledo fazę, tikėtina, kad ji bus įprasta Žemės mantijos sudedamoji dalis, taip pat dideliuose mėnulių ir vandens turtingose ​​planetose už mūsų Saulės sistemos ribų.

Komandos rezultatai buvo paskelbti 2022 m. kovo 17 d. žurnalo numeryje fizinė peržiūra b.

Atimti

Tyrimo grupė siekė suprasti aukšto slėgio vandens, kuris gali būti tolimų planetų viduje, elgesį.

Norėdami tai padaryti, Grandi ir UNLV fizikas Ashkanas Salama įdėjo vandens mėginį tarp dviejų apskrito formos deimantų, žinomų kaip deimantinės priekalo ląstelės, galų – standartinė aukšto slėgio fizikos ypatybė. Deimantui pritaikius nedidelę jėgą, mokslininkai sugebėjo atkurti tokį slėgį, koks yra Žemės centre.

Suspaudę vandens mėginį tarp šių deimantų, mokslininkai sujungė deguonies ir vandenilio atomus į įvairius išdėstymus, įskaitant naujai atrastą Ice-VIIt.

Pirmoji tokio tipo lazerinio šildymo technika ne tik leido mokslininkams stebėti naują vandens ledo fazę, bet ir komanda nustatė, kad perėjimas prie Ice-X įvyko esant beveik tris kartus mažesniam slėgiui nei manyta anksčiau – esant 300 tūkst. atmosferų, o ne 1 mln. Šis perėjimas buvo karštai diskutuojama bendruomenėje kelis dešimtmečius.

„Zacho darbas parodė, kad šis perėjimas į joninę būseną vyksta esant daug mažesniam slėgiui, nei manyta anksčiau“, – sakė Salamatas. „Tai trūkstamas gabalas ir tiksliausi vandens matavimai tokiomis sąlygomis.”

Salamatas pridūrė, kad darbas taip pat perkalibruoja mūsų supratimą apie egzoplanetų formavimąsi. Tyrėjai iškelia hipotezę, kad ledo-VIIT fazės ledo fazė gali gausiai egzistuoti už mūsų Saulės sistemos ribų numatytų vandens turtingų planetų plutoje ir viršutinėje mantijoje, o tai reiškia, kad jose gali būti tinkamos gyventi sąlygos.

Nuoroda: „Slėgio valdomi simetrijos perėjimai tankiame H₂O ledas“, autorius Zachary M. Grande, Si Hoy Pham, Dean Smith, John H. Boisfert, Qinliang Huang ir Jesse S. 2022 m. kovo 17 d. fizinė peržiūra b.
DOI: 10.1103 / PhysRevB.105.104109

Lawrence’o Livermore’o nacionalinės laboratorijos bendradarbiai naudojo didelį superkompiuterį, kad imituotų ryšių pertvarkymus, numatydami, kad fazių perėjimai turėtų įvykti tiksliai ten, kur jie buvo išmatuoti eksperimentais.

Papildomi bendradarbiai yra UNLV fizikai Jasonas Stephenas ir Johnas Boasfertas, UNLV mineralogas Oliveris Chuneris ir mokslininkai iš Argonne nacionalinės laboratorijos ir Arizonos universiteto.