Истражувачите од Велика Британија од универзитетите UCL и Кембриџ открија нов вид 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 водата“.

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 вршите притисок на течната вода, толку полесно е да ја компресирате - што отстапува од принципот што важи за повеќето други супстанции.

Каков е тој нов мраз?

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

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

Ледени коцки

Аморфниот мраз првпат бил откриен во облик со мала густина во 1930-тите, кога научниците кондензирале водена пареа на метална површина изладена до (минус) -110 степени Целзиусови. Неговата состојба со висока густина беше откриена во 1980-тите кога обичниот мраз беше 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, имал иста густина како течната вода и чија состојба наликувала на вода во цврста форма.

Новиот мраз го нарекоа – 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 мелење на топчиња - во сад изладен на -200 степени Целзиусови. Обичниот мраз енергично бил тресен 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 нов вид на работи, со некои извонредни својства“.

Аморфниот мраз е најчестиот облик на вода во универзумот

Научниците претпоставуваат дека MDA можел да постои во ледените месецт на надворешниот Сончев систем, бидејќи плимните сили од гасните џинови како што се Јупитер и Сатурн можат да дејствуваат на обичниот мраз како мелење со челични топки во лабораторија.

Дополнително, тимот откри дека кога MDA се загрева и рекристализира, ослободува извонредна количина на топлина, што значи дека може да предизвика тектонски движења и „мразни земјотреси“ во ледената километарски дебела покривка на месечина како што е Ганимед на Јупитер.

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

Прецизна реплика на течна вода во цврста форма?

Истражувачите велат дека овој новооткриен мраз можеби е вистинска стаклена состојба на вода, односно прецизна реплика на течна вода во цврста форма, на ист начин како што стаклото во прозорците е цврста форма на течен силициум- диоксид. Меѓутоа, другото сценарио е дека MDA воопшто не е стаклест, туку е во високо намалена кристална состојба.

Ко-автор на студијата, професор Андреа Села (UCL): „Покажавме дека е можно да се создаде нешто што изгледа како тип на вода што не дозволува движење“. Ова е неочекувано и прилично неверојатно откритие“.

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 овој јаз 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 две течности и дека теоретски, на одредена температура, и двете од 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 за конечното објаснување за течната вода“, рече Салцман.