Orta yoğunlukta şekilsiz buz oluşturma düzeninin bir parçası. Kredi: Christoph Salzmann
Cambridge’deki bilim adamları ve University College London arasındaki bir işbirliği, sıvı suya diğerlerinden daha çok benzeyen yeni bir buz formunun keşfedilmesine yol açtı ve Bu en ünlü sıvıyı anlamanın anahtarı.
Buzun yeni şekli şekilsizdir. Amorf buzda moleküllerin düzenli bir düzende düzenlendiği sıradan kristal buzun aksine, moleküller bir sıvıya benzeyen düzensiz bir biçimdedir.
“MDA keşfimiz birçok soruyu gündeme getiriyor sıvı suyun doğası ve bu nedenle MDA’nın kesin atomik yapısını anlamak çok önemlidir.” — Dr. Michael Davies
Science dergisinde 2 Şubat’ta yayınlanan makalelerinde, ekip bir deneyde yeni bir şekilsiz buz formu yarattı ve atom ölçeğinde bir buz modeli elde etti. bir bilgisayar simülasyonunda. Deneyler, kristal buzu çelik bir kavanozda metal toplar kullanarak küçük parçacıklara öğüten bilyalı öğütme adı verilen bir teknik kullandı. Bilyeli öğütme, amorf malzemeler yapmak için düzenli olarak kullanılır, ancak buza hiç uygulanmamıştır.
Ekip, bilyeli öğütmenin, bilinen diğer tüm buzların aksine bir yoğunluğa sahip amorf bir buz formu oluşturduğunu buldu. sıvı suya benzer ve hali katı haldeki suya benzer. Yeni buza orta yoğunluklu şekilsiz buz (MDA) adını verdiler.
Süreci moleküler ölçekte anlamak için ekip hesaplamalı simülasyon kullandı. Ekip, kristal buzun tekrar tekrar rasgele kesilmesi yoluyla bilyeli öğütme prosedürünü taklit ederek başarılı bir şekilde MDA’nın hesaplamalı bir modelini oluşturdu.
“MDA’yı keşfetmemiz, sıvı suyun doğası ve dolayısıyla MDA’ları anlama konusunda birçok soruyu gündeme getiriyor. kesin atomik yapı çok önemlidir,” dedi hesaplamalı modellemeyi yürüten ortak yazar Dr. Michael Davies. “MDA ile sıvı su arasında dikkate değer benzerlikler bulduk.”
Sıradan kristal buza (sağda) kıyasla, moleküler yapısı sıvı suya (solda) çok benzeyen yeni bir buz biçimi. Kredi: Cambridge Üniversitesi
Mutlu bir ortam
Amorf buzların sıvı su için model olduğu öne sürülmüştür. Şimdiye kadar iki ana şekilsiz buz türü vardı: yüksek yoğunluklu ve düşük yoğunluklu şekilsiz buz.
Adlarından da anlaşılacağı gibi, aralarında büyük bir yoğunluk farkı vardır. Bu yoğunluk farkı, sıvı suyun yoğunluğunun ortada olması gerçeğiyle birleştiğinde, sıvı su anlayışımızın mihenk taşı olmuştur. Kısmen, suyun iki sıvıdan oluştuğu iddiasına yol açtı: biri yüksek diğeri düşük yoğunluklu sıvı.
Kıdemli yazar Profesör Christoph Salzmann şunları söyledi: “Kabul edilen bilgelik, içinde buz bulunmadığı yönündeydi. yoğunluk boşluğu Çalışmamız, MDA’nın yoğunluğunun tam olarak bu yoğunluk aralığı içinde olduğunu ve bu bulgunun, sıvı su ve onun birçok anomalisini anlamamız açısından geniş kapsamlı sonuçları olabileceğini gösteriyor.”
orta yoğunluklu şekilsiz buz oluşturmak için kurulum. Kredi: Christoph Salzmann
Yüksek enerjili bir jeofizik malzeme
MDA’nın keşfi şu soruyu doğuruyor: Doğada nerede var olabilir? Bu çalışmada kesme kuvvetlerinin MDA oluşturmanın anahtarı olduğu keşfedildi. Ekip, sıradan buzun, Jüpiter gibi gaz devlerinin uyguladığı gelgit kuvvetleri nedeniyle buz uydularında benzer kesme kuvvetlerine maruz kalabileceğini öne sürüyor.
Üstelik MDA, diğer buz türlerinde bulunmayan dikkate değer bir özellik sergiliyor. Kalorimetri kullanarak, MDA’nın normal buza yeniden kristalleştiğinde olağanüstü miktarda ısı açığa çıkardığını buldular. MDA’nın yeniden kristalleşmesinden salınan ısı, tektonik hareketlerin etkinleştirilmesinde rol oynayabilir. Daha genel olarak, bu keşif suyun yüksek enerjili bir jeofizik malzeme olabileceğini gösteriyor.
Cambridge’in Yusuf Hamied Kimya Bölümü başyazarı Profesör Angelos Michaelides şunları söyledi: “Genel olarak şekilsiz buzun en bol olduğu söyleniyor. Evrendeki suyun şekli. Şimdi bunun ne kadarının MDA olduğunu ve MDA’nın jeofiziksel olarak ne kadar aktif olduğunu anlamak için yarış devam ediyor.”
Bu araştırma hakkında daha fazla bilgi için Yeni Buz Biçimi Keşfedildi bölümüne bakın.
Referans: “Orta -density amorf buz”, yazan Alexander Rosu-Finsen, Michael B. Davies, Alfred Amon, Han Wu, Andrea Sella, Angelos Michaelides ve Christoph G. Salzmann, 2 Şubat 2023, Science.
DOI: 10.1126/science .abq2105