Finalmente, um tipo estranho de gelo se baseia profundamente nos oceanos dos planetas alienígenas.
Pela primeira vez, os pesquisadores têm observou diretamente uma espécie de fase híbrida de água chamada gelo plásticoque se forma a altas temperaturas e pressões e exibe características de gelo sólido e água líquida. As observações, relatadas em 12 de fevereiro em Natureza, Pode ajudar os pesquisadores a entender melhor a arquitetura e os processos internos de outros mundos em nosso sistema photo voltaic e além, alguns dos quais podem ser habitáveis.
O gelo de plástico é “algo intermediário entre um líquido e um cristal, você pode imaginar que é mais suave quando o esprema”, diz o físico Livia Bove, da Universidade de Roma de Sapienza. É chamado de gelo plástico porque é mais facilmente moldado ou deformado do que o gelo cristalino típico, exibindo uma propriedade que os cientistas chamam de plasticidade, diz ela. “Como algo que pode (espremer) através de um buraco e sair, mesmo que ainda seja sólido.”
A maior parte do gelo na superfície da Terra – incluindo cubos de gelo, geleiras e neve – consiste em moléculas de água dispostas em uma treliça hexagonal que se assemelha a um favo de mel. Os cientistas classificam esse gelo comum como gelo lh. Mas, além do gelo IH, existem pelo menos 20 outras fases de gelo conhecidas que se formam em diferentes condições de pressão e temperatura. A pressões acima de 20.000 barras – ou 20.000 kg por polegada quadrada – as treliças de gelo compactam em gelo VII, um polimorfo com uma estrutura cúbica densa e densa na qual as moléculas são ordenadas como os cubos no cubo de Rubik. Gelo vii foi encontrado Preso em diamantes originalmente do manto da Terra e acredita -se que ocorra Dentro de outros planetas também. E os fãs de Kurt Vonnegut podem estar interessados em ouvir que um ICE IX foi descoberto em 1996embora não tenha a capacidade aterrorizante de congelar oceanos inteiros.
Existem também fases de gelo que só foram teorizadas para existir. Há mais de 15 anos, simulações de computador mostraram que quando o gelo VII é aquecido e submetido a pressões extremas, Suas moléculas de água individuais devem começar a girar livrementecomo se um líquido, enquanto ocupava posições fixas, como em um sólido. Como a fase hipotética compartilhou a mesma estrutura de cristal cúbica que o gelo VII, ficou conhecido como gelo plástico VII. Mas como a realização de experimentos com pressões tão altas period tecnicamente inviável na época, evidências sólidas da existência de ICE de plástico escapou dos cientistas por anos.
Para o novo estudo, Bove e colegas utilizaram uma ferramenta relativamente nova no Instituto Laue-Langevin Em Grenoble, a França é capaz de medir os movimentos das moléculas sob pressões extremas. Em experimentos, eles apontaram um feixe de nêutrons para amostras de água e submeteram as amostras a temperaturas de até 326 ° C e pressões de até 60.000 bares. À medida que os nêutrons recebidos interagiam com as moléculas de água nas amostras, eles ganharam ou perderam energia, dependendo de quanto as moléculas de água estavam se movendo e girando, antes de serem espalhadas em direção a um detector. A medição das energias dos nêutrons dispersos permitiu que a equipe de Bove caracterizasse os movimentos das moléculas e identificasse a fase que havia se formado.
Acima de 177 ° C e mais de cerca de 30.000 barras – cerca de 28 vezes a pressão no ponto mais profundo nos oceanos da Terra – a equipe de Bove observou uma fase de gelo que possuía uma treliça de cristal cúbica com moléculas de água girando tão rápido quanto aquelas em água líquida. Eles identificaram a fase como gelo plástico VII, finalmente confirmando sua existência.
No entanto, um detalhe observado divergiu das previsões. Em vez de girar livremente, as moléculas de água pareciam girar em movimentos espassos. À medida que as moléculas giram, elas quebram suas ligações de hidrogênio com um vizinho apenas para se virar rapidamente e se unir a outro, explica Bove.
O gelo VII de plástico pode ter existido durante os estágios iniciais da Europa, Titan e outras luas geladas em nosso sistema photo voltaic, antes de toda a água ter escapado de seus interiores de alta pressão, diz o cientista planetário Baptiste Journeux da Universidade de Washington em Seattle. As novas observações podem ajudar os pesquisadores a reunir a história de como essas luas evoluíram para os mundos oceânicos que são hoje, diz ele.
E além do nosso sistema photo voltaic, o estranho gelo pode repousar no fundo de oceanos gigantes em exoplanetas, alguns dos quais têm milhares de quilômetros de profundidade e potencialmente habitáveis, diz Journeux. Investigar a facilidade com que o gelo VII de plástico incorpora sais em sua treliça pode ajudar a determinar se a presença da fase estranha aumenta a troca de sais entre os pântanos do mar e os oceanos acima, diz ele. “Isso realmente alimentaria o oceano com mais nutrientes.”
