Bilim İnsanları Uzak Aylarda Var Olabilecek Yeni Bir Buz Türü Yaptı

Bilim adamları, suyun yoğunluğuna ve yapısına uyan yeni bir buz türü yarattılar ve belki de suyun gizemli özelliklerini incelemek için bir kapı açıyorlar.

Londra South Bank Üniversitesi’nde su yapısı uzmanı olan ve çalışmaya dahil olmayan Martin Chaplin, “Zaman içinde donmuş sıvı su olabilir” diyor. “Çok önemli olabilir.”

Buza orta yoğunluklu amorf buz denir. University College London’dan (UCL) Alexander Rosu-Finsen liderliğindeki bunu yaratan ekip, -200 ˚C sıcaklıklarda santimetre genişliğinde paslanmaz çelik bilyeler içeren küçük bir kapta normal buzu sallayarak varyantı üretti. daha önce görüldü Buz, metal toplara yapışmış beyaz tanecikli bir toz olarak göründü. Bulgular bugün yayınlandı Bilim¹.

gelişigüzel moleküller

Normalde su donduğunda kristalleşir ve molekülleri buz dediğimiz tanıdık altıgen, katı yapı halinde düzenlenir. Buz, sıvı halinden daha az yoğundur – bir kristal için alışılmadık bir özellik. Basınç ve donma hızı gibi koşullara bağlı olarak su, diğer iki düzine düzenli düzenlemeden herhangi birinde katılaşabilir. Amorf buz farklıdır: böyle bir düzeni yoktur. Chaplin, “Gelişigüzel bir şekilde birleşen çok sayıda molekülünüz var” diyor.

Daha önce her ikisi de yirminci yüzyılda olmak üzere iki tür amorf buz keşfedilmiştir. ‘Düşük yoğunluklu’ amorf buz, su buharının -150 ˚C’den daha düşük bir sıcaklıkta çok soğuk bir yüzey üzerinde donmasının sonucudur; Sıradan buzu benzer sıcaklıklarda yüksek basınç altında sıkıştırarak ‘yüksek yoğunluklu’ amorf buz oluşur. Her iki tür de Dünya’da yaygın olmasa da, her ikisi de uzayda bol miktarda bulunur. UCL’de kimyager ve son çalışmanın ortak yazarlarından biri olan Christoph Salzmann, “Kuyruklu yıldızlar, düşük yoğunluklu, şekilsiz buzun büyük parçalarıdır” diyor.

Ekip, kristalize buzu öğütmek için normalde mineral işlemede malzemeleri öğütmek veya karıştırmak için kullanılan bir alet olan bir bilyeli değirmen kullandı. İçinde metal toplar olan bir kap kullanarak, saniyede yaklaşık 20 kez az miktarda buz salladılar. Salzmann, metal topların buz üzerinde bir ‘kesme kuvveti’ oluşturduğunu ve onu beyaz bir toza dönüştürdüğünü söylüyor.

X-ışınlarını toza ateşlemek ve sıçradıkça ölçmek – X-ışını kırınımı olarak bilinen bir süreç – ekibin yapısını çözmesini sağladı. Salzmann, buzun moleküler yoğunluğunun sıvı suyunkine benzer olduğunu ve moleküllerin belirgin bir düzenli yapısı olmadığını, yani kristalliğin “yok edildiğini” söylüyor. “Çok düzensiz bir malzemeye bakıyorsunuz.”

Kaliforniya’daki Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı’nda fizikçi olan Marius Millot, sonuçların “oldukça inandırıcı” olduğunu söylüyor. “Bu, sudan hâlâ anlamamız gereken şeyler olduğunun harika bir örneği.”

Sonuçlar, İngiltere’deki Cambridge Üniversitesi’ndeki ekipteki bilim adamlarının ürettiği ve normal buzun bu şekilde parçalanması durumunda ne olacağını tahmin eden modellerle eşleşti. Bununla birlikte, daha önce kristalize buz olarak donmuş olduğu göz önüne alındığında, elde edilen tozun sıvı suyun özelliklerine gerçekten uyup uymadığı açık değildir. Bunun araştırılması daha fazla çalışma gerektirecektir.

Büyük çıkarımlar

Doğrulanırsa, yeni buz formu, daha önce mümkün olmayan bir şekilde su araştırmalarına olanak sağlayabilir. Chaplin, “Sıvı su garip bir malzemedir” diyor. “Hala bu konuda istediğimiz kadar çok şey bilmiyoruz.” Örneğin, suyun, daha önce bilinen şekilsiz buz çeşitleriyle eşleşen, düşük yoğunluklu ve yüksek yoğunluklu su olmak üzere iki biçimden oluştuğu düşünülmektedir. Orta yoğunlukta şekilsiz bir buzun keşfi bu fikre meydan okuyabilir.

Salzmann, “Orta yoğunluklu amorf buz gerçekten sıvı suya bağlıysa, bu modelin yanlış olduğu anlamına gelir” diyor. “Buz araştırmasında yeni bir sayfa açabilir.”

Diğer dünyaları anlamak için de çıkarımlar var. Jüpiter’in uydusu Europa ve Satürn’ün uydusu Enceladus gibi Güneş Sistemimizdeki bazı uyduların buzlu yüzeyleri vardır. Böyle bir aydaki iki buzlu bölge, gelgit kuvvetleri nedeniyle birbirine sürtünecek olursa, araştırmacıların kullandığı kesme işlemiyle aralarında orta yoğunlukta şekilsiz buz üretebilirler.

Yoğunluktaki artış, yüzeyde boşluklar oluşturarak, buzlar birlikte çatlarken aylarda bozulmalara neden olabilir. Salzmann, “Buzda büyük bir çöküş olurdu” diyor. “Buzlu ayların jeofiziği için ciddi etkileri olabilir.”

Bunun da, bu aylardaki buz yüzeylerinin altında yatan sıvı-su okyanuslarının potansiyel yaşanabilirliği üzerinde etkileri olabilir. Millot, “Bu aylarla ilgili en önemli şeylerden biri, sıvı su ile kayalar arasında bir arayüze sahip olup olamayacağınızdır – burası yaşamın ortaya çıkabileceği yer” diyor. “Amorf buzun anlamamız gereken bir rolü olabilir.”

Bu makale izin alınarak çoğaltılmıştır ve ilk yayınlanan 2 Şubat 2023’te.