ledus
Foto: Shutterstock
Mēs to liekam iekšā atspirdzinošos dzērienos, priecājamies par iespēju ziemā paslidot pa aizsalušu dīķi vai tieši pretēji – nolamājamies, ja sanāk uz tā paslīdēt un nokrist. Tas ir ļoti izplatīts un bieži sastopams. Šķiet, ka tam vajadzētu būt izpētītam līdz pēdējam atomam, tomēr ūdens cietais agregātstāvoklis – ledus – nemaz nav tik prasts un vienkāršs, kā varētu šķist. Ledus var eksistēt vienā no vismaz 19 kristāliskajām fāzēm (no I līdz XIX), turklāt lielākā daļa no šīm fāzēm ir visai eksotiskas un līdz šim iegūtas tikai laboratoriskos apstākļos. Iespējams, zinātniekiem nu izdevies atklāt vēl vienu ledus paveidu.

Ledus VIIt ir pārejas fāze starp ledu VII un ledu X (attiecīgi septīto un desmito no zināmajām 19 fāzēm). Arī šajā gadījumā ir ļoti maz ticams, ka ūdens ledus šādā pārejas fāzē kaut kur uz Zemes varētu izveidoties dabiski. Taču tas varētu palīdzēt atklāt šo to jaunu par ūdens iespējamo "uzvedību" uz masīvām citplanētām.

"Campus" jau iepriekš vēstīja par ledus XIX fāzes atklāšanu un pētīšanu, kas detalizēti izklāstīta publikācijā zinātniskajā izdevumā "Nature Communications".

Nav pārsteigums, ka dabā no visām ledus fāzēm visizplatītākais ir ledus I – tas pats, ko varam atrast krusas graudos vai ledusskapja saldētavā. Taču fiziķi, izmainot apstākļus, kādos veidojas ledus (galvenokārt temperatūru un spiedienu), var radīt ledu ar pavisam citu kristālisko struktūru un arī citām fizikālajām īpašībām. Latvijas Nacionālajā enciklopēdijā rakstīts, ka šobrīd eksperimentāli iegūtā X fāze ir visblīvākā no mums zināmajām. Viens kubikmetrs ledus X sver apmēram 2,5 tonnas, bet viens kubikmetrs mums vislabāk zināmā ledus I – tikai nedaudz vairāk par 0,9 tonnām, proti, tas ir mazāk blīvs par šķidru ūdeni.

Lai pētītu, kā ūdens ledus pāriet no vienas fāzes citā, Nevadas Universitātes fiziķis Zaks Grands ar kolēģiem izmantoja visai smalku metodi. Ūdens paraugs vispirms tika iespiests dimanta spīlēs – burtiski starp diviem dimantiem, kas nostatīti viens otram pretī –, un sasaldēts. Šādu iekārtu plaši izmanto ģeoloģijā, inženierzinātnēs vai materiālzinātnē, lai pētītu izmēros ļoti nelielu paraugu īpašības ļoti augsta spiediena apstākļos. Šādas dimanta "spīles" var nodrošināt vairāku simtu gigapaskālu lielu spiedienu.

, via Wikimedia Commons" href="https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Diamond_Anvil_Cell_-_Cross_Section.svg">Diamond Anvil Cell - Cross Section

Pēc ūdens parauga saspiešanas Granda komanda paraugu karsēja ar lāzeru, kas uz mirkli ļoti blīvi saspiesto ledu atkal izkausēja. Pēc tam tas ātri atkal sasala veidojumā, ko pētnieki raksturoja ar frāzi "pulverveida sīku kristālu struktūra". Šādi, pakāpeniski palielinot gan spiedienu, gan periodiski uzkarsējot materiālu ar lāzerstaru, arī tika novērota ledus pāreja iepriekš nezināmajā fāzē – ledū VIIt jeb starpposmā starp ledu VII un ledu X. Tāpat Zaka Granda komanda secināja, ka ledus X var veidoties arī daudz zemākā spiedienā, nekā līdz šim uzskatīts.

Kāda no šī visa jēga? Kā jau minēts, ir maz ticams, ka kaut kur uz mūsu planētas dabiskos apstākļos varētu izveidoties jaunatklātā ledus fāze VIIt. Tomēr, kā norāda Granda kolēģis, Nevadas Universitātes asociētais profesors Aškants Salamats, ledus eksotiskajā VIIt fāzē, iespējams, varētu eksistēt ar ūdeni bagātu citplanētu garozā un augšējā mantijā. Un, kā jau mēs zinām, astrobiologiem interesants ir viss, kas saistīts ar citplanētām, uz kurām dažādās formās un veidos atrodams ūdens vai ūdens ledus – tā ir viena no sastāvdaļām, bez kuras mums zināmās dzīvības formas eksistēt nevar.

Granda un Salamata darbs izklāstīts publikācijā zinātniskajā žurnālā "Physical Review B.".

Seko "Delfi" arī Instagram vai YouTube profilā – pievienojies, lai uzzinātu svarīgāko un interesantāko pirmais!