Учёные впервые экспериментально подтвердили существование необычной формы льда, известной как «пластический лёд VII". Это открытие, опубликованное 12 февраля в журнале Nature, может иметь важные последствия для понимания потенциально обитаемых миров за пределами Солнечной системы.
Пластический лёд представляет собой гибридное состояние воды, сочетающее свойства твёрдого тела и жидкости. Как объясняет физик Ливия Бове из CNRS в Париже, молекулы в этом льду остаются в фиксированных позициях кристаллической решётки, но при этом способны вращаться, что делает его более пластичным по сравнению с обычным кристаллическим льдом.
На Земле наиболее распространён лёд Ih с характерной шестиугольной структурой. Однако учёные идентифицировали не менее 20 других фаз льда, образующихся при различных температурах и давлениях. При давлении выше 20000 бар вода формирует лёд VII с плотной кубической структурой, который был обнаружен в алмазах из мантии Земли.
Более 15 лет назад компьютерное моделирование предсказало, что при нагревании льда VII под экстремальным давлением его молекулы должны начать свободно вращаться, сохраняя при этом фиксированные позиции. Теперь команда исследователей во главе с Ливией Бове экспериментально подтвердила это предположение.
Эксперименты проводились в Институте Лауэ-Ланжевена в Гренобле с использованием специального оборудования для измерения молекулярных движений под высоким давлением. Образцы воды подвергались температурам до 326°C и давлению до 60000 бар. При температуре выше 177°C и давлении более 30000 бар учёные наблюдали кубическую кристаллическую решётку с быстро вращающимися молекулами воды.
Неожиданным открытием стало то, что молекулы не вращаются свободно, а совершают резкие колебательные движения, разрывая водородные связи с одним соседом и быстро образуя их с другим. Это свойство может иметь важное значение для понимания процессов в глубинах океанических миров.
Планетолог Батист Журно из Вашингтонского университета в Сиэтле отмечает, что пластический лёд VII мог присутствовать на ранних стадиях формирования ледяных спутников, таких как Европа и Титан. Более того, этот тип льда может существовать на дне гигантских океанов экзопланет, достигающих глубины в тысячи километров. Способность пластического льда VII включать в себя соли может влиять на обмен веществ между океаническим дном и водной толщей, что критически важно для потенциальной обитаемости этих миров.
Изображение носит иллюстративный характер
Пластический лёд представляет собой гибридное состояние воды, сочетающее свойства твёрдого тела и жидкости. Как объясняет физик Ливия Бове из CNRS в Париже, молекулы в этом льду остаются в фиксированных позициях кристаллической решётки, но при этом способны вращаться, что делает его более пластичным по сравнению с обычным кристаллическим льдом.
На Земле наиболее распространён лёд Ih с характерной шестиугольной структурой. Однако учёные идентифицировали не менее 20 других фаз льда, образующихся при различных температурах и давлениях. При давлении выше 20000 бар вода формирует лёд VII с плотной кубической структурой, который был обнаружен в алмазах из мантии Земли.
Более 15 лет назад компьютерное моделирование предсказало, что при нагревании льда VII под экстремальным давлением его молекулы должны начать свободно вращаться, сохраняя при этом фиксированные позиции. Теперь команда исследователей во главе с Ливией Бове экспериментально подтвердила это предположение.
Эксперименты проводились в Институте Лауэ-Ланжевена в Гренобле с использованием специального оборудования для измерения молекулярных движений под высоким давлением. Образцы воды подвергались температурам до 326°C и давлению до 60000 бар. При температуре выше 177°C и давлении более 30000 бар учёные наблюдали кубическую кристаллическую решётку с быстро вращающимися молекулами воды.
Неожиданным открытием стало то, что молекулы не вращаются свободно, а совершают резкие колебательные движения, разрывая водородные связи с одним соседом и быстро образуя их с другим. Это свойство может иметь важное значение для понимания процессов в глубинах океанических миров.
Планетолог Батист Журно из Вашингтонского университета в Сиэтле отмечает, что пластический лёд VII мог присутствовать на ранних стадиях формирования ледяных спутников, таких как Европа и Титан. Более того, этот тип льда может существовать на дне гигантских океанов экзопланет, достигающих глубины в тысячи километров. Способность пластического льда VII включать в себя соли может влиять на обмен веществ между океаническим дном и водной толщей, что критически важно для потенциальной обитаемости этих миров.
