Вода во прав – откриен нов облик на H2O

Истражувачите во Велика Британија, на универзитетите во UCL и Кембриџ, открија нов тип на мраз кој може да го промени нашето научно разбирање за водата.

Професорот Кристоф Салцман (UCL), еден од авторите на студијата, вели: „Водата е основата на сите живи суштества. Нашето постоење зависи од водата, одиме во вселената во потрага по неа, но од научна гледна точка знаеме малку за неа“.

Имено, водата има многу аномалии кои долго време ги збунуваат научниците. На пример, водата е најгуста на четири степени Целзиусови и станува помалку густа додека се замрзнува, поради што мразот лебди. Исто така, колку повеќе притискате на течната вода, толку полесно е да ја компресирате - што отстапува од принципот што важи за повеќето други супстанци.

Каков е тој нов мраз?

Новооткриениот мраз е аморфен, односно неговите молекули не се правилно распоредени како кај обичниот, кристален мраз.

Нова форма на мраз многу слична по молекуларна структура со течната вода (лево), во споредба со обичниот кристален мраз (десно).

Аморфниот мраз е редок на Земјата и се јавува само во студените горни слоеви на атмосферата - но затоа е главниот тип на мраз во вселената, бидејќи нема доволно топлинска енергија за да се формираат ледените кристали што ни се нам познати.

Аморфниот мраз бил првпат откриен во форма со мала густина во 1930-тите, кога научниците кондензирале водена пареа на метална површина изладена до -110 степени Целзиусови. Неговата состојба со висока густина била откриена во 1980-тите кога обичниот мраз бил компримиран на речиси -200 степени Целзиусови.

Она што сега го открија научниците е аморфен мраз со средна густина, кој изгледа како фин бел прав и кој, за разлика од сите други познати форми, има иста густина како течната вода и чија состојба наликува на вода во нејзината цврста форма.

Новиот мраз е наречен аморфен мраз со средна густина, MDA (medium-density amorphous ice).

„Го тресевме мразот како луди“

За студијата, објавена во списанието Science, односно експериментот, истражувачкиот тим користел добро познат процес наречен топчесто мелење. Во контејнер изладен на -200 степени Целзиусови, обичниот мраз енергично се протресува заедно со челични топчиња.

Водечкиот автор д-р Александар Росу-Финсен за тоа вели: „Го тресевме мразот како луди и ја уништивме неговата кристална структура. Наместо да завршиме со помали парчиња мраз, сфативме дека добивме сосема нова супставнца, со некои извонредни својства“.

Аморфниот мраз е најчестиот облик на вода во универзумот
Научниците претпоставуваат дека MDA може да постои во ледените месечини на надворешниот Сончев систем, бидејќи плимните сили од гасните џинови како Јупитер и Сатурн можат да дејствуваат на обичниот мраз како мелењето челични топки во лабораторијата.

Покрај тоа, тимот откри дека кога MDA се загрева и рекристализира, ослободува извонредно количество топлина, што значи дека може да предизвика тектонски движења и „мразени земјотреси“ во мразот дебел и по еден километар кој го има на месечините како што е Јупитеровиот Ганимед.

Професорот Ангелос Михаилидес, главен автор од Кембриџ, изјави: „Генерално се вели дека аморфниот мраз е најзастапената форма на вода во универзумот. Допрва треба да истражиме колку од тој мраз е MDA и колку е геофизички активен“.

Прецизна реплика на течната вода во цврста форма?

Истражувачите велат дека овој новооткриен мраз можеби е вистинска стаклена состојба на водата, односно точна реплика на течна вода во цврста форма, на ист начин како што стаклото во прозорците е цврста форма на течна силика. Сепак, другото сценарио е дека MDA воопшто не е стаклест, туку е во високо намалена кристална состојба.
Д-р Мајкл Дејвис, кој изврши компјутерски симулации и модели во студијата, вели: „Нашето откритие покренува многу прашања за природата на течната вода, така што разбирањето на прецизната атомска структура на MDA е многу важно“.

Зошто густината е толку важна?

„Знаеме 20 кристални форми на мраз, но претходно се откриени само два главни типа на аморфен мраз, познати како аморфен мраз со висока и мала густина. Меѓу нив има огромен јаз и се претпоставуваше дека нема поинаков мраз меѓу нив. Нашата студија покажува дека MDA е токму во оваа празнина во густината“, вели професорот Салцмен.

Јазот во густината помеѓу познатите аморфни типови мраз ги наведе научниците да веруваат дека на многу ниски температури водата всушност постои како во облик на два типа течности и дека теоретски, на одредена температура, и двете овие течности можат да коегзистираат, при што еден вид лебди над другиот - како при мешање масло и вода.
Оваа хипотеза (масло/вода) беше докажана во компјутерска симулација, но не беше потврдена со експеримент. Истражувачите кои го открија MDA велат дека нивната нова студија може да покрене прашања за валидноста на идејата.

„Постоечките модели на вода треба повторно да се тестираат. Тие мора да бидат способни да го објаснат постоењето на аморфен мраз со средна густина. „Ова може да биде почетна точка во конечното објаснување на течната вода“, рече Салцман.

Извор: Buka Magazin