Замерзшая вода в космосе делает то, что считалось невозможным: что обнаружили физики

Ученые изучили наиболее распространенную форму воды во Вселенной, которая называется аморфный лед. Оказалось, что эта замерзшая вода в космосе не является бесструктурным веществом, как думали физики. Аморфный лед все же имеет кристаллическую структуру и это открытие стало большим сюрпризом для ученых. Исследование опубликовано в журнале Physical Review B, пишет ScienceAlert.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Наиболее распространенная форма льда во Вселенной

Раньше ученые считали, что в космосе слишком низкая температура для того, чтобы аморфный лед мог создавать внутри себя кристаллы, ведь нет для этого необходимой энергии. То есть аморфный лед не должен иметь кристаллическую структуру, как лед на Земле. Но новое исследование показало, что это не так.

Физики изучили аморфный лед, который существует в виде основного материала в кометах, на ледяных спутниках и в облаках пыли и газа, где образуются звезды и планеты. Оказалось, что космический лед не является полностью аморфным и содержит крошечные кристаллы шириной около трех нанометров, что немного шире одной нити ДНК. Эти кристаллы, как показало исследование, встроены в неупорядоченную структуру аморфного льда.

Физики говорят, что они наконец-то поняли, как выглядит наиболее распространенная форма льда во Вселенной на атомном уровне. Этот отрытые имеет большое значение, ведь водяной лед принимает участие в образовании планет и эволюции галактик.

Аморфный лед не такой, как мы думали

Как известно, вода ведет себя не так, как другие жидкости, и она имеет около 20 разных фаз в замороженном виде. Водяной лед делится на две категории. Кристаллический лед, где атомы расположены в упорядоченной кристаллической решетке можно увидеть на Земле. Но аморфный лед, который находится в космосе должен иметь беспорядочно сгруппированные атомы, считали ученые ранее. Но оказалось, что некоторые формы аморфного льда могут быть частично кристаллическими. К этому выводу физики пришли с помощью компьютерного моделирования и реальных экспериментов.

Физики создали моделирование воды, где они заморозили воду до минус 120 градусов Цельсия с разной скоростью. Различные скорости замораживания приводят к образованию твердых тел в различных пропорциях аморфного и кристаллического льда, где часть льда имеет организованную структуру, а часть – нет. В итоге разная скорость охлаждения привела к разным пропорциям кристаллического и аморфного льда – 20% и 80% соответственно. Это подтвердило результаты предыдущего исследования.

После этого физики провели эксперименты с реальными образцами аморфного льда, который был создан разными способами. В космосе вода не имеет жидкой формы, а превращается сразу из пара в лед и накапливается на частицах пыли в межзвездных облаках. Чтобы имитировать этот процесс, ученые помещали водяной пар на холодную поверхность для замораживания.

Физики также измельчали ​​лед при чрезвычайно низких температурах, чтобы создать форму аморфного льда с более высокой плотностью. Затем ученые нагревали каждый лед до точки, в которой у него было бы достаточно энергии для образования кристаллов.

Известно, что лед может "помнить" свою предыдущую структуру, в частности, порядок, в котором атомы водорода были расположены в кристаллическом состоянии. Этот порядок может сохраняться даже при изменении условий. Когда физики нагрели аморфный лед, они обнаружили различия в структуре, которые указывают на то, что аморфный лед содержит кристаллы.

Хотя эксперименты проводились на Земле, исследование показывает, что лед в космосе действительно может содержать крошечные участки кристаллизации.

Как уже писал Фокус, физики впервые измерили версию времени,которую, как считалось, измерить просто невозможно.

Также Фокус писал о том, что новое исследование предполагает, что Земля стала пригодной для жизни благодаря гигантскому удару, который создал Луну.