آبی که ما هرگز آن را نشناختیم: فیزیکدانان آب را فراتر از شرایط مشابه زمین آزمایش می کنند

توسط جان دومول، دانشگاه نوادا، لاس وگاس

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

آب همیشه آنطور که به نظر می رسد نیست. تحت شرایط شدید، مانند آنچه در سیارات دیگر یافت می شود، کشف شده است که ساختار اتمی خود را تغییر می دهد و به آن ابزاری می دهد تا ظاهر و سایر خواص خود را تغییر دهد.

یک مطالعه جدید UNLV که در Communications Chemistry منتشر شده است نشان می دهد که با اعمال فشار به آب، آب به نسخه ای با تقارن پایین تر از خود قبلی خود تبدیل می شود.

اشکان سلامت، فیزیکدان UNLV، سرپرست تحقیقات و مدیر آزمایشگاه شرایط شدید نوادا در دانشگاه می گوید: «آب فراتر از شرایط زمین مانند رفتار پیچیده تری از آنچه قبلا تصور می کردیم دارد. این شگفت انگیز است که آب چگونه می تواند تحت فشار رفتار کند.

به طور معمول، همانطور که مواد را فشرده می کنید، حجم را کاهش می دهید و اتم ها را مجبور می کنید که هر چه بیشتر به یکدیگر نزدیک شوند. هنجار و انتظار این است که این امر ترتیبات تقارن بالاتری از اتم ها ایجاد کند، اما آب نشان داده است که اینطور نیست. و همانطور که آن را فشار می دهید، ترکیب شیمیایی آن تغییر می کند.

آزمایشگاه سلامت آب را کمتر از 35 میلیون پوند بر اینچ مربع (PSI) قرار داد. برای مرجع، لاستیک ماشین حدود 30 PSI است. با انجام این کار، آزمایشگاه شرایط نزدیک‌تر به شرایط موجود در نپتون یا اورانوس را تکرار کرد. این غول‌های یخی به اصطلاح واقعا توپ‌هایی از آب مذاب، فلزی مانند، آمونیاک و متان هستند.

سلامت گفت: «ما به دلیل مسافت نمی‌توانیم وارد پوسته یا اتمسفر این سیارات شویم، اما داده‌هایی از چیزهایی مانند برنامه ویجر داریم. ما ایده‌ای از ترکیبات آنها، فشار داخلی و دما داریم. و در آزمایشگاه‌هایی مانند آزمایشگاه من، می‌توانیم شیمی را تقلید کنیم و آنچه را که ممکن است در داخل این سیارات رخ دهد آزمایش کنیم.»

یافته های تحقیق به ما می گوید که آب می تواند اشکال ناآشنا به خود بگیرد. آب به خوبی می تواند نوعی تغییر شکل باشد و به دلیل سطوح بسیار بالاتر فشار، ظاهر ساختاری بسیار متفاوتی نسبت به زمین دارد. اگر فشار آزاد شود، آب کیهانی احتمالا خود را به ساختاری شناخته شده که بیشتر در سیاره ما یافت می شود، بازآرایی می کند.

این با استفاده از طیف‌سنجی، فشردن نمونه‌ها بین دو الماس (سخت‌ترین ماده شناخته شده) برای ایجاد فشارهای خارق‌العاده آزمایش شد. سپس از اشعه ایکس برای بررسی آرایش ساختاری اتم ها استفاده شد.

او گفت: "درک مکانیسم های منظومه شمسی و جهان قابل مشاهده ما برای تلاش دانش بشری حیاتی است." "وقتی در نهایت به این دنیاها رسیدیم، قرار است چه چیزی را ببینیم؟ ما واقعا پیشگامان اولیه در تلاش برای پاسخ به این سؤالات در آزمایشگاه هستیم."

اشکان سلامت و همکاران، شواهدی برای کاهش تقارن در H 2 O جامد بالای 222 GPa، شیمی ارتباطات (2026). DOI: 10.1038/s42004-026-02241-x

اطلاعات مجله: شیمی ارتباطات

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →