Вчені відкрили нову фазу льоду

Як нам відомо, вода може знаходитися в трьох різноманітних агрегатних станах - газ, рідина і лід. Останній є, мабуть, найцікавішою модифікацією. Вивчення структури льоду донині є актуальною темою в науковій спільноті. Завдяки варіюванню тисків, температур, швидкості замерзання і різноманітних добавок, вчені отримують все нові й нові фази льоду.

Одним з відкриттів 2021 року, яке зроблене групою вчених на чолі з Томасом Лертінгом з Інсбрукського університету (Австрія), є Лід-XIX. Це нова структура, отримана шляхом зниження швидкості охолодження однієї з попередніх модифікацій льоду.

Які є фази льоду?

Раніше ми писали про те, чому гаряча вода замерзає швидше, а сьогодні сфокусуємось більше на самій фізиці льоду і про передісторію отримання його різноманітних форм.

Звичайний лід, який ми можемо спостерігати на замерзлих калюжах, в морозильній камері, льодовиках - це кристалічний лід, який вчені називають лід I. У нього є дві модифікації: Ih і Iс.

Лід Ih - це найпоширеніша на Землі фаза. Його решітка має гексагональну будову (ті самі кластери, про які так багато говорять). Завдяки такій структурі льоду, його щільність нижче щільності води, це не дозволяє водоймам замерзати повністю, а, відповідно, і зберігає життя на планеті.

Лід Іс - це фаза, атоми в якій впорядковані у формі кристалічної решітки алмазу. Зазвичай такий тип льоду отримують в лабораторних умовах при температурах від -80 до -123 ° C (в залежності від методу отримання). При температурі -73 °C і атмосферному тиску переходить в лід Ih. Ця модифікація зрідка зустрічається на Землі - лише в верхніх шарах атмосфери.

Інші фази льоду (II - XIX) можуть бути отримані виключно штучним шляхом внаслідок збільшення тиску і зміни температури чи з води, чи з інших модифікацій льоду. Вони відрізняються кристалічною структурою, мають різноманітну щільність і виявляють специфічні властивості. Наприклад, лід XI є сегнетоелектриком, а лід XVIII проявляє суперіонні властивості.

Навіщо вивчають лід?

Головною метою вивчення фазових станів льоду є дослідження наявності води в космосі, оскільки на багатьох планетах і космічних тілах Сонячної системи тиски й температури сильно відрізняються від земних. Знання структурних особливостей льоду дозволяє точніше визначати за допомогою дистанційних методів наявність води на об'єктах. Сьогодні лід виявлено на Марсі, на карликовій планеті Церера та інших малих космічних тілах. Є припущення про наявність його на поверхні Меркурію, а Уран і Нептун взагалі вважаються льодовими гігантами. Тому детальне вивчення різних форм льоду дає можливість дослідникам космосу будувати математичні моделі для більш детального вивчення поверхні планет.