Ūdens cietais agregātstāvoklis – ledus – pastāv dažādos veidos, turklāt lielākā daļa no tiem šobrīd radīti un izpētīti vien laboratoriskos apstākļos. Pirms nepilna mēneša zinātniskajā izdevumā "Nature Communications" publiskotā pētījumā raksturota jau 19. šāda ledus kristāliskā struktūra.
Ledus XIX arī ir viens no tiem ledus veidiem, kas eksistē tikai laboratorijā, taču pētnieki norāda – šī ledus veida kristāliskās struktūras izpēte mums daudz ko var atklāt par citām ledus formām, kuras var uziet dažādās ekstrēmās vietās, piemēram, uz citām planētām un to pavadoņiem.
"Lai drīkstētu piešķirt nosaukumu jaunam ledus veidam, nepieciešams precīzi raksturot tā kristālisko struktūru – noskaidrot, kur katrs atoms atrodas šajā sturktūrā, kāda ir simetrija. Tikai tad, kad visas struktūras īpašības ir zināmas, drīkst ledus veidam oficiāli piešķirt nosaukumu. Ledus XIX (19.) ir nosaukums tam ledus veidam, kas atklāts mūsu darba rezultātā," vietne "Live Science" citē pētījuma vadošo autoru, Insbrukas Universitātes fizikālķīmijas profesoru Tomasu Lortingu. Viņa un kolēģu paveikto apstiprināja neatkarīga pētnieku grupa no Japānas.
Mums labi pazīstams ledus I – tas ir visvieglākais ledus paveids un uz Zemes sastopams visbiežāk. Tajā ar ūdeņraža saitēm saistītas ūdens molekulas veido heksagonālu (sešstūrainu) kristālisko struktūru. Šāds ledus rodas normālā atmosfēras spiedienā temperatūrā no 0 līdz pat -73 grādiem pēc Celsija. Šajā ledus veidā sešstūra struktūru veido tikai ūdens molekulu skābekļa atomi, kurpretī ūdeņraža atomi ir izkārtoti tiem apkārt nenoteiktā kārtībā. Šāda ledus viena no īpašībām ir – spiediena ietekmē tas deformējas. To var saspiest vairāk nekā 10 stabilās un dažās nestabilās kristāliskās struktūrās. Savukārt ledus, kurā arī ūdeņraža atomi veido savu noteiktu struktūru, ir amorfais ledus, kas ir trausls un nedeformējas.
Nupat pētnieku raksturotais ledus XIX ir amorfs, precīzāk, amorfā forma citam ledus paveidam – ledum VI.
"Ledus VI un XIX pēc blīvuma ir ļoti līdzīgi, jo tiem ir vienāds skābekļa atomu izvietojums. Taču tie atšķiras ar ūdeņraža atomu izvietojumu," skaidro Lortings.
Kas Lortinga komandai bija jāpaveic, lai tiktu pie šīs eksotiskās kristāliskās struktūras?
Eksperimentāli šo ledus veidu Lortings ar kolēģiem laboratorijā radīja jau pirms trim gadiem, atdzesējot ledu XV līdz -170 grādiem pēc Celsija un pamatīgi palielinot spiedienu – līdz aptuveni diviem gigapaskāliem. Taču jauniegūtās struktūras īpašības uzreiz nebija iespējams raksturot, līdz Lortinga komandai radās izdevība šo ledu izpētīt ar procesu, ko dēvē par neitronu difrakciju. Šī metode ļauj atklāt kristālisko struktūru, raidot pret materiālu neitronu plūsmu un fiksējot to, kādā veidā neitroni atstarojas.
Lortings skaidroja, ka ledus kristāliskās struktūras veidu pētīšana ļauj labāk izzināt ūdeņraža saišu veidošanos, kas vēl nav izprasta līdz pašām smalkākajām niansēm.
Viņa veikums ir svarīgs arī astrofiziķu un planētu pētnieku darbā, kuri lūko izzināt Urānam un Neptūnam līdzīgu ledus milžu mantiju un kodolu veidojošos materiālus un to īpašības.
Visu pētījumu vari lasīt, klikšķinot šeit.
Seko "Delfi" arī Instagram vai YouTube profilā – pievienojies, lai uzzinātu svarīgāko un interesantāko pirmais!
