Met behulp van een apparaat dat kan worden omschreven als een super-duper cocktailshaker, hebben wetenschappers een voorheen onbekende vorm van ijs gemaakt – een die zou kunnen bestaan op de ijzige manen van ons zonnestelsel – in onderzoek dat licht werpt op het gedrag van water onder extreme omstandigheden.
De onderzoekers zeiden dat ze een proces genaamd kogelfrezen gebruikten om gewoon ijs krachtig te schudden samen met stalen kogels in een container gekoeld tot min-328 graden Fahrenheit (minus-200 graden Celsius). Dit leverde wat ze 'amorf ijs met gemiddelde dichtheid' noemden, op. of MDA, dat eruitzag als een fijn wit poeder.
Gewoon ijs is kristallijn van aard, met watermoleculen – twee waterstofatomen en één zuurstofatoom, of H2O – gerangschikt in een regelmatig patroon. De watermoleculen van amorf ijs hebben een ongeorganiseerde vorm die lijkt op een vloeistof.
“IJs is bevroren water en bevat H2O-moleculen. H2O is een zeer veelzijdige moleculaire bouwsteen die veel verschillende structuren kan vormen, afhankelijk van temperatuur en druk. zei Christoph Salzmann, hoogleraar fysische en materiaalchemie aan University College London, senior auteur van het onderzoek dat deze week in het tijdschrift Science is gepubliceerd.
Alleen abonneeverhalenBekijk alles
Hoe een toiletcampagne levens veranderde , hielp vrouwen in Telangana's Narayanpet
Samenzwering, gegevensdiefstal met ex -personeel: bedrijf Digital India beschuldigt pvt-bedrijf
“Onder druk verpakken de moleculen zich efficiënter, daarom zijn er veel verschillende soorten ijs,” Salzmann toegevoegd.
Vrijwel al het ijs op aarde bestaat in zijn vertrouwde kristallijne vorm – denk aan de ijsblokjes in je limonade. Maar amorf ijs is verreweg de meest voorkomende vorm van water in de ruimte. Wetenschappers hebben 20 verschillende vormen van kristallijn ijs en drie vormen van amorf ijs geïdentificeerd. een lage dichtheid (ontdekt in de jaren 1930), een hoge dichtheid (ontdekt in de jaren 80) en de nieuwe daar tussenin.
Amorf ijs op aarde kan zich beperken tot de ijskoude bovenloop van de atmosfeer .
“Bijna al het ijs in het universum is amorf en in een vorm die amorf ijs met een lage dichtheid wordt genoemd,” zei Salzmann. “Dit ontstaat wanneer water condenseert op stofdeeltjes in de ruimte. Kometen zijn ook amorf ijs. Vloeibaar water vereist zeer speciale omstandigheden zoals op aarde. Maar er zijn ook aanwijzingen voor ondergrondse oceanen in sommige van de ijsmanen van het zonnestelsel.
Advertentie
Kogelfrezen wordt in industrieën gebruikt om materialen te malen of te mengen. De onderzoekers gebruikten de techniek om ongeveer 3 ons (8 gram) van het nieuwe ijs te maken, en een deel ervan in koude opslag te bewaren.
De vraag is waar deze vorm van ijs in de natuur zou kunnen voorkomen. De onderzoekers veronderstellen dat het soort krachten dat ze op gewoon ijs in het laboratorium uitoefenden, ook zou kunnen bestaan op ijsmanen zoals Jupiter's Europa of Saturnus' Enceladus.
“We voor het eerst MDA-ijs gemaakt. Dus de monsters ervan in ons laboratorium moeten de enige op aarde zijn,” zei Salzmann.
Advertentie
'We vermoeden dat het kan voorkomen in sommige van de ijsmanen van het zonnestelsel. Het kogelfrezen veroorzaakt schuifkrachten in de ijskristallen wanneer ze botsen met de stalen kogels. In de ijsmanen spelen getijdekrachten van de gasreuzen (Jupiter en Saturnus) een rol en we verwachten dat ze vergelijkbare afschuifkrachten in de manen zullen veroorzaken. ijsschalen zoals tijdens het malen van de kogel,” Salzmann toegevoegd.
Het onderzoek kan leiden tot een beter begrip van water, een chemische stof die centraal staat in het leven.
“Het feit dat deze nieuwe vorm van ijs een dichtheid heeft die vergelijkbaar is met die van vloeibaar water – en kan dus het goede model zijn om water te begrijpen zonder de beweging van de vloeistof – is waarschijnlijk het belangrijkste aspect van deze ontdekking,” zei professor scheikunde van de Universiteit van Cambridge en co-auteur van de studie Angelos Michaelides.
“Aangezien MDA ook een ongeordende toestand is zoals vloeibaar water, rijst de vraag of het eigenlijk vloeibaar water is, maar bij lage temperaturen, ” zei Salzmann. “Hierop voortbouwend, biedt MDA de mogelijkheid om misschien eindelijk vloeibaar water en zijn vele anomalieën te begrijpen.