Фізики UNLV запровадили нову техніку лазерного нагрівання в алмазній комірці (на фото) як частину свого відкриття нової форми льоду. Авторство: Кріс Хіггінс
Ці знахідки можуть мати значення для нашого розуміння далеких, багатих водою планет.
Дослідники NLV відкрили нову форму льоду, яка перевизначила властивості води під високим тиском.
Тверда вода, або лід, подібна до багатьох інших речовин тим, що може утворювати різні тверді тіла в залежності від змін температури та тиску, наприклад, утворення алмазного вуглецю або графіту. Однак вода є винятковою в цьому аспекті, оскільки нам відомо щонайменше 20 твердих форм льоду.
Команда вчених, яка працює в лабораторії екстремальних умов UNLV в Неваді, розробила новий метод для вимірювання властивостей води під високим тиском. Зразок води спочатку був стиснутий між протилежними кінцями алмазів – заморожений у кілька змішаних кристалів льоду. Потім лід піддавали лазерному нагріву, який змушував його тимчасово розтанути, перш ніж швидко знову сформуватися в порошкоподібний масив крихітних кристалів.
Поступово підвищуючи тиск і періодично підриваючи його лазерним променем, команда помітила, що водяний лід переходить від добре відомої кубічної фази Ice-VII до нещодавно відкритої проміжної та четвертинної фази Ice-VIIt, перш ніж осідати. на інший добре відомий етап, Ice-X.
Зак Гранде, доктор філософії в UNLV. Талеб, який очолив роботу, яка також показала, що перехід до Ice-X, коли вода застигає, відбувається при набагато нижчому тиску, ніж вважалося раніше.
Хоча малоймовірно, що ми знайдемо цю нову фазу льоду де-небудь на Землі, вона, ймовірно, буде поширеним компонентом в мантії Землі, а також на великих супутниках і багатих водою планетах за межами нашої Сонячної системи.
Результати команди були опубліковані в номері журналу від 17 березня 2022 року фізичний огляд б.
Їжа на винос
Дослідницька група працювала, щоб зрозуміти поведінку води під високим тиском, яка може бути присутнім у надрах далеких планет.
Для цього Гранді та фізик UNLV Ашкан Салама помістили зразок води між кінцями двох діамантів кругової огранки, відомих як алмазні ковадла, що є стандартною особливістю в області фізики високого тиску. Прикладення невеликої сили до алмазу дозволило дослідникам відтворити тиск, такий же високий, як і в центрі Землі.
Стискаючи зразок води між цими алмазами, вчені перемістили атоми кисню і водню в різноманітні схеми, включаючи нещодавно відкриту структуру Ice-VII.
Не тільки перша в своєму роді техніка лазерного нагрівання дозволила вченим спостерігати нову фазу водяного льоду, але команда також виявила, що перехід до Ice-X відбувся при тиску майже в три рази нижчому, ніж вважалося раніше, – 300 000 атмосфер замість 1 млн. Цей перехід був предметом гострого обговорення в суспільстві протягом кількох десятиліть.
«Робота Зака показала, що цей перехід в іонний стан відбувається при набагато нижчому тиску, ніж вважалося раніше», – сказав Саламат. «Це відсутня частина, і найточніші вимірювання на воді за цих умов».
Саламат додав, що ця робота також перевіряє наше розуміння формування екзопланет. Дослідники припускають, що фаза льоду-VII може існувати у великій кількості в земній корі та верхній мантії прогнозованих багатих водою планет за межами нашої Сонячної системи, тобто вони можуть мати умови для життя.
Довідка: «Симетричні переходи, керовані тиском, у щільному H2O ice» Закарі М. Гранде, Сі Хой Фам, Дін Сміт, Джон Х. Буасферт, Ціньлян Хуан і Джессі С. 17 березня 2022 р. Доступно тут фізичний огляд b.
DOI: 10.1103/ PhysRevB.105.104109
Співробітники Ліверморської національної лабораторії Лоуренса використовували великий суперкомп’ютер для моделювання перебудови зв’язків, передбачивши, що фазові переходи мають відбуватися саме там, де вони були виміряні за допомогою експериментів.
Серед додаткових співробітників — фізики UNLV Джейсон Стівен і Джон Боасферт, мінералог UNLV Олівер Чанер і вчені з Аргонської національної лабораторії та Університету Арізони.
“Професійний вирішувач проблем. Тонко чарівний любитель бекону. Геймер. Завзятий алкогольний ботанік. Музичний трейлер”
