Tudósok feltalálták a szobahőmérsékletű jeget

A tudósok áttörést értek el: létrehoztak egy új jégfázist, amely szobahőmérsékleten is kialakulhat. Ez a felfedezés, amelyet a Nature Materi...

A tudósok áttörést értek el: létrehoztak egy új jégfázist, amely szobahőmérsékleten is kialakulhat. Ez a felfedezés, amelyet a Nature Materials folyóiratban publikáltak, a jég XXI névre keresztelt, huszonegyedik ismert formáját mutatja be.

A kutatás nemcsak a víz szilárd állapotának sokféleségét tárja fel, hanem új megvilágításba helyezheti az idegen égitesteken, például a Szaturnusz és a Jupiter holdjain található jégformák eredetét is. (1)

A XXI jég létrejöttéhez extrém nyomás szükséges, amelyet egy gyémánt üllőcellával értek el, egy olyan eszközzel, amelyet az anyagtudományban a bolygók belsejében uralkodó nyomásviszonyok szimulálására használnak.

A kutatást a Koreai Szabványügyi és Tudományos Kutatóintézet (KRISS) munkatársa, Geun Woo Lee vezette, együttműködésben az Európai Szabad Elektronú Röntgenlézer Létesítménnyel (XFEL) és a Német Elektron Szinkrotron (DESY) Kutatóközponttal. Az XFEL, a világ legnagyobb röntgenlézere, kulcsszerepet játszott a jég kialakulásának megfigyelésében.

A XXI jég különlegessége, hogy szobahőmérsékleten, rendkívül specifikus körülmények között stabil. A legtöbb ismert jégfajta vagy nagyon alacsony, vagy nagyon magas hőmérsékleten alakul ki, például a hatszögletű, a köbös vagy a szuperionos jég, amely a Neptunusz és az Uránusz felszínén található.

A XXI jég azonban kivétel, mivel a víz gyors, extrém nyomás alatti összenyomásával jön létre. "A víz gyors összenyomása lehetővé teszi, hogy folyékony maradjon olyan nyomásokon, ahol már a VI jégfázisba kellett volna kristályosodnia," – magyarázta Lee. Ez a VI jégfajta a Titan és a Ganümédész holdak belsejében fordul elő, így a XXI jég egyfajta átmeneti állapotot képviselhet a folyékony víz és az egzotikus jégfázisok között.

A kísérletek során a kutatók két gigapascal nyomást – körülbelül 20 000-szerese a légköri nyomásnak – alkalmaztak a vízre. Ezután egy másodperc alatt csökkentették a nyomást, hogy megfigyeljék, hogyan reagálnak a kristályos szerkezetek.

A folyamatot több százszor megismételték, miközben az XFEL segítségével mikroszekundumonként készítettek felvételeket, mintha egy nagy sebességű kamera rögzítette volna a jég kialakulását. Az eredmény lenyűgöző: a vízmolekulák szorosan egymáshoz préselődtek, és szobahőmérsékleten is jéggé alakultak, ám sokkal sűrűbb szerkezetben, mint a hagyományos jégformák.

A felfedezés új távlatokat nyithat az űrkutatásban. "Eredményeink arra utalnak, hogy több magas hőmérsékletű, metastabil jégfázis és azok átmeneti útvonalai létezhetnek, amelyek új betekintést nyújthatnak a jeges holdak összetételébe," – mondta Rachel Husband, a DESY kutatója.

A XXI jég tanulmányozása segíthet megérteni, hogyan alakulnak ki az idegen égitesteken található jégformák, például a Jupiter Europa holdján vagy a Szaturnusz Titánján, ahol a szélsőséges körülmények különleges jégfázisokat hoznak létre.

Ez a kutatás nemcsak a tudományos kíváncsiságot elégíti ki, hanem rávilágít arra, hogy a víz – amely bolygónk egyik leggyakoribb anyaga – mennyire összetett és változatos lehet. A XXI jég felfedezése azt mutatja, hogy még mindig rengeteget kell tanulnunk a víz szilárd állapotairól, és hogy a tudomány határai folyamatosan tágulnak.

Az új jégfajta megismerése nemcsak a Földön, hanem a távoli bolygók és holdak világában is új kérdéseket vet fel, amelyeket a jövő kutatásai válaszolhatnak meg. (2)

(1) - https://www.nature.com/articles/
(2) - https://futurism.com/science-ene