⠀⠀Сколько агрегатных состояний воды вы знаете? Три: пар, жидкая вода и лед?
⠀⠀Это наиболее распространенные фазы воды. Но что если я скажу, что только лед имеет 20 известных и полученных на сегодня агрегатных состояний?
⠀⠀Причем весь лед, который вы видели, относится к типу Лед Ih, еще немного Льда Ic можно найти в верхних слоях атмосферы, а также Лед VII - в виде включения в алмазах. Остальные состояния льда получают только лабораторно, нагревая или охлаждая его под давлением. Да, я не ошиблась, нагревая. Так получают, например, сверхгорячий суперионный лед или Лед XVIII.
⠀⠀Ученые сжали каплю воды до давления в 3,5 миллиона раз сильнее атмосферного и нагрели лазером до звездных температур, 6000 градусов. И получили новое агрегатное состояние Льда. Так что горячий и даже сверхгорячий лед – это больше не оксюморон.
⠀⠀В таких условиях он становится похожим на твердую гранецентрированную кубическую (привет, материаловеды) «кислородную решетку, сидящую в океане плавающих атомов водорода». То есть атомы кислорода зафиксированы на своем месте, как это свойственно для твердых тел, а атомы водорода отдают свои электроны, становятся положительными ионами, получая взамен способность свободно перемещаться, как жидкость. Такой неопределившийся жидко-твердый лед XVIII.
⠀⠀Это сказывается и на свойствах этого льда, как минимум, он становится темным, так как лучи света не проходят сквозь лед - отражаются от плавающего водорода в разные стороны. Еще такой лед из-за свободных ионов водорода проводит электричество так же, как и металл, оттуда, кстати, и название - суперионный.
⠀⠀С тем как получить Лед XVIII разобрались, а зачем это? ⠀
⠀⠀Впервые такой лед был теоретически предсказан более 30 лет назад, и ученые считают, что это может быть одна из самых распространенных форм воды во Вселенной.
⠀⠀Давайте загуглим фразу «давление в ядре земли» и увидим: «Температура на поверхности твердого ядра Земли приблизительно достигает плюс 6000 C, давление в центре ядра около 4 миллионов атмосфер». Условия необходимые для возникновения суперионного льда достигаются в ядрах планет. А так как свободные ионы водорода могут создавать магнитное поле, то может быть этот странный Лед XVIII ответственен за магнитное поле планет, например, Урана или Нептуна, или ледяных спутников таких, как Европа?
⠀⠀Магнитные поля, исходящие от Урана и Нептуна более громоздкие и сложные, чем у других планет, с более чем двумя полюсами. Они также не совпадают с вращением своих планет. Один из способов добиться этого — каким-то образом ограничить проводящую жидкость, ответственную за магнитное поле, только тонкой внешней оболочкой планеты, вместо того, чтобы позволить ей проникнуть в ядро. Таким образом, внутри Урана и Нептуна слои жидкости могут заканчиваться примерно на 8000 километров вглубь планеты, где начинается огромная мантия из неповоротливого суперионного льда, создающего эти сложные магнитные поля.
⠀⠀Этот вопрос еще открыт, но так как магнитосфера планет защищает жизнь от космической и звездной радиации, то изучение свойств экстремальных фаз самого распространенного разноатомного вещества - воды, откроет больше тайн инопланетных миров.
⠀⠀Помимо обычного льда Ih и суперионного льда XVIII существует еще 18 полученных агрегатных состояний льда со своими уникальными свойствами. Например, лед VI и лед VII имеют молекулы, которые образуют прямоугольные призмы или кубы соответственно. Лед XI переворачивается, если его поместить в электрическое поле, а лед XIX хрупок и состоит только из атомов водорода, образующих регулярную структуру. Какие еще сюрпризы таятся в них?
#космос
#наука
#Топблог