Bilim adamları yeni bir buz formu keşfettiler – uzak, su zengini gezegenlerde yaygın olabilir.

Bulguların uzak, su zengini gezegenleri anlamamız için etkileri olabilir.

NLV araştırmacıları, yüksek basınçta suyun özelliklerini yeniden tanımlayan yeni bir buz formu keşfettiler.

Katı su veya buz, elmas karbon veya grafit oluşturmak gibi değişen sıcaklıklara ve basınç koşullarına bağlı olarak farklı katılar oluşturabilmesi bakımından diğer birçok maddeye benzer. Bununla birlikte, bildiğimiz en az 20 katı buz formu olduğu için su bu açıdan istisnai bir durumdur.

UNLV’nin Nevada’daki Aşırı Koşullar Laboratuvarı’nda çalışan bir bilim insanı ekibi, yüksek basınç altında suyun özelliklerini ölçmek için yeni bir yöntem geliştirdi. Su numunesi önce elmasların karşılıklı uçları arasına sıkıştırıldı – birkaç karışık buz kristali halinde donduruldu. Buz daha sonra bir lazer ısıtma tekniğine tabi tutuldu ve bu da hızla toz benzeri küçük kristaller dizisine dönüşmeden önce geçici olarak erimesine neden oldu.

Ekip, basıncı kademeli olarak artırarak ve periyodik olarak bir lazer ışını ile patlatarak, su buzunun iyi bilinen kübik faz olan Ice-VII’den yeni keşfedilen ara ve dördüncül faz olan Ice-VIIt’e geçişini gözlemledi. başka bir iyi bilinen aşamaya, Ice-X’e.

Zach Grande, UNLV’de Ph.D. Su sertleştiğinde Ice-X’e geçişin daha önce düşünülenden çok daha düşük basınçlarda gerçekleştiğini gösteren çalışmaya öncülük eden Taleb.

Bu yeni buz evresini Dünya’nın herhangi bir yerinde bulmamız pek olası olmasa da, büyük aylarda ve güneş sistemimizin dışındaki su zengini gezegenlerde olduğu kadar Dünya’nın mantosunda da ortak bir bileşen olması muhtemeldir.

Takımın sonuçları derginin 17 Mart 2022 sayısında yayınlandı. fiziksel inceleme b.

Götürmek

Araştırma ekibi, uzak gezegenlerin iç kısımlarında bulunabilecek yüksek basınçlı suyun davranışını anlamak için çalışıyordu.

Bunu yapmak için Grandi ve bir UNLV fizikçisi Ashkan Salama, yüksek basınç fiziği alanında standart bir özellik olan elmas örs hücreleri olarak bilinen dairesel olarak kesilmiş iki elmasın uçları arasına bir su örneği yerleştirdi. Elmasa biraz kuvvet uygulamak, araştırmacıların Dünya’nın merkezindekiler kadar yüksek basınçları yeniden oluşturmasını sağladı.

Bilim adamları, bu elmaslar arasında bir su örneğini sıkıştırarak, oksijen ve hidrojen atomlarını yeni keşfedilen Ice-VIIt düzenlemesi de dahil olmak üzere çeşitli farklı düzenlemelere sürdüler.

Türünün ilk örneği olan lazerle ısıtma tekniği, bilim adamlarının yeni bir su buzu evresini gözlemlemelerine izin vermekle kalmadı, aynı zamanda ekip, Ice-X’e geçişin önceden düşünülenden neredeyse üç kat daha düşük basınçlarda gerçekleştiğini buldu – 300.000’de. 1 milyon yerine atmosfer. Bu geçiş, toplumda birkaç on yıldır hararetle tartışılan bir konu olmuştur.

Salamat, “Zach’ın çalışması, iyonik duruma bu geçişin önceden düşünülenden çok daha düşük basınçlarda gerçekleştiğini gösterdi.” Dedi. “Eksik parça ve bu koşullar altında su üzerinde en doğru ölçümler.”

Salamat, çalışmanın ötegezegenlerin oluşumuna ilişkin anlayışımızı da yeniden kalibre ettiğini ekledi. Araştırmacılar, buzun Ice-VIIt fazının, güneş sistemimizin dışındaki su zengini gezegenlerin kabuğunda ve üst mantosunda bolca var olabileceğini, yani yaşanabilir koşullara sahip olabileceklerini varsayıyorlar.

Referans: “Yoğun H’de basınca dayalı simetri geçişleri₂O ice”, Zachary M. Grande, Si Hoy Pham, Dean Smith, John H. Boisfert, Qinliang Huang ve Jesse S. 17 Mart 2022 Burada mevcut fiziksel inceleme b.
DOI: 10.1103/ PhysRevB.105.104109

Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı’ndaki işbirlikçiler, bağ yeniden düzenlemelerini simüle etmek için büyük bir süper bilgisayar kullandılar – faz geçişlerinin tam olarak deneylerle ölçüldüğü yerde gerçekleşmesi gerektiğini tahmin ettiler.

Ek ortak çalışanlar arasında UNLV fizikçileri Jason Stephen ve John Boasfert, UNLV mineralog Oliver Chuner ve Argonne Ulusal Laboratuvarı ve Arizona Üniversitesi’nden bilim adamları yer alıyor.