Электрический лед - удар по Солнечной системе

  1. Реклама

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЛЕД может проникать в пространство. Эта странная форма воды более устойчива, чем считалось ранее, и открытие может изменить наше понимание того, как образовалась солнечная система. Это может даже дать льду новую роль в появлении сложные органические молекулы, необходимые для жизни ,

В одна молекула воды - H2O - есть разделение заряда. Это потому, что два положительно заряженных атома водорода кластеризуются на одном конце, вдали от одного отрицательно заряженного кислорода.

Однако заряды смешиваются, когда образуется обычный лед, известный как ice Ih. В то время как атомы кислорода располагаются в повторяющемся порядке, пары атомов водорода, которые выходят из них, этого не делают. Вместо этого они случайным образом занимают одну из нескольких позиций (см. Рисунок).

Реклама

Охладите лед примерно до 60 Кельвинов (-213,15 ° C), и водороды перегруппируются так, чтобы они были выровнены. В получающемся, совершенно правильном кристалле, называемом льдом XI, есть различные области положительного и отрицательного заряда.

Эта поляризация заставляет лед XI слипаться гораздо легче, чем обычный лед 1h, точно так же, как частицы пыли собираются вместе статическим электричеством. Если ранняя солнечная система содержала много вещей, это могло бы означать, что планеты образовались намного быстрее, чем текущие модели предполагают , Электрический лед может также привлекать органические соединения, возможно, ускоряя появление сложных молекул и в конце концов жизнь.

Пока утверждает, что лед XI может существуют в природе в Антарктиде еще предстоит проверить, астрономы давно подозревали, что он висит во внешней солнечной системе. Однако они не обнаружили его там напрямую.

В 2006 году Масаси Аракава В настоящее время в университете Кюсю в Фукуоке, Япония, и его коллеги производят лед XI в лаборатории между 57K и 66K. Речь идет о температуре, найденной на Уране и его спутниках, но слишком узком диапазоне для льда XI, чтобы быть основным игроком в формировании планеты.

Но лед XI оказывается трудно убить. Крошечные кусочки вещества, встроенного в обычный лед, могут помочь преобразовать все это в электрический лед, немного похожий на лед, придуманный Куртом Воннегутом в его романе « Кошачья колыбель» , единственный кристалл которого мог заморозить океаны мира. Важно отметить, что превращение льда Ih в лед XI происходит при более высоких температурах, чем если лед XI образуется с нуля.

Команда Аракавы охлаждала беспорядочный, заурядный снежный лед, пока он не превратился в лед XI при 60 К. Затем они нагрели его до 100 К, чтобы он превратился в обычный лед. Когда они снова включили термостат, лед XI вернулся с более высокой температурой, чем раньше & col; 72 К. Тем не менее, охлаждение обычного льда до 72 К не изменило его структуру ( Geophysical Research Letters , DOI и толстой кишки; 10,1029 / 2011GL048217 ).

Исследователи полагают, что наноразмерные области льда XI выживают после жары, создавая шаблон для соседних регионов, которые, кажется, «помнят», как стать льдом XI. «В Ih есть маленькие семена XI», - говорит астрохимик Рейчел Мастрапа Исследовательского центра Эймса НАСА в Калифорнии, который не был вовлечен в работу. «При правильных условиях эти семена могут расти».

Дальнейшие эксперименты показали, что этот эффект памяти возникает даже тогда, когда лед XI нагревается до 111 K, такой температуры можно найти на спутниках Юпитера. Это говорит о том, что лед XI может быть гораздо более распространенным в космосе, чем мысль.

Есть, по крайней мере, одно давнее сомнение. Переключение фаз - это медленный ледниковый процесс - чистому водяному льду может потребоваться тысячи лет, чтобы перейти из формы Ih в лед XI. Чтобы ускорить процесс, команда Аракавы добавила в свой лед небольшое количество натрия. Это относительно редко встречается в космосе, но если они смогут продемонстрировать, что некоторые более распространенные вещества, такие как аммиак или метан, также могут катализировать образование льда XI, «я был бы намного увереннее», - говорит Мастрапа.

Больше на эти темы: