Oamenii de știință au asistat la un fenomen uimitor: prin strivirea unei picături de apă între două diamante, sub o presiune de zeci de mii de ori mai mare decât cea atmosferică, lichidul s-a solidificat la temperatura camerei într-o structură cristalină complet nouă. Această structură, numită Gheața XXI, este a 21 formă de gheață identificată vreodată, demonstrând cât de misterioasă rămâne cea mai simplă substanță din univers.
În loc să răcească apa, savanții au zdrobit-o
Această descoperire, prezentată de Nature, a fost realizată de o echipă condusă de Geun Woo Lee de la Institutul Coreean de Cercetare pentru Standarde și Știință (KRISS), în colaborare cu oamenii de știință de la European XFEL și DESY din Germania. În loc să răcească apa, savanții au zdrobit-o folosind o celulă din nicovală de diamant dinamică, un fel de presă hidraulică microscopică.
Această celulă a generat o presiune de două gigapascali, aproximativ 20.000 de atmosfere, suficient de mare pentru a transforma starea apei.
În mod normal, la aceste presiuni, apa se solidifică în Gheața VI, o fază densă despre care se crede că există în interiorul unor luni înghețate precum Ganimede și Titan. Însă, comprimarea rapidă a creat o „cale ascunsă”.
„Comprimarea rapidă a apei îi permite să rămână lichidă până la presiuni mai mari, unde ar fi trebuit deja să cristalizeze în Gheața VI,” a explicat Lee.
Descoperirea subliniază diversitatea uimitoare a stării solide a apei
Procesul a implicat comprimarea apei timp de doar 10 milisecunde, repetată de peste o mie de ori. În timp ce celula pulsa, razele X ale European XFEL înregistrau schimbările structurale cu o precizie de microsecunde.
Rezultatul a fost apariția Gheții XXI, o fază complet diferită de Gheața VI așteptată. Gheața XXI a existat doar pentru câteva zeci de microsecunde înainte de a se transforma în Gheața VI, fiind o fază meta-stabilă – adică o structură într-un echilibru precar între starea lichidă și transformarea într-un alt tip de gheață.
Analizată cu ajutorul sincrotronului PETRA III, Gheața XXI s-a dovedit a fi compusă din cristale tetragonale, având o structură geometrică ce se repetă în blocuri de 152 de molecule de apă.
Această descoperire, a 21-a formă de gheață (alăturându-se celor hexagonale, cubice și amorfe cunoscute), subliniază diversitatea uimitoare a stării solide a apei. „Apa este unul dintre cele mai misterioase materiale din univers,” a conchis Lee. „Credem că există încă faze de cristal de gheață [necunoscute] – când spunem necunoscute, înseamnă nedescoperite încă, dar care pot exista.”
Comentează