Лед, образующийся в холодных просторах космоса, ведет себя иначе, чем считалось ранее. Результаты нового исследования показали, что наиболее распространенная форма космического льда содержит упорядоченные нанокристаллы, хотя до сих пор ученые были уверены в его полной бесструктурности.
Об этом сообщает ProIT
Уникальная структура льда во Вселенной
Ученые провели компьютерное моделирование и серию экспериментов, чтобы выяснить, как именно замерзает вода в открытом космосе. В отличие от земного кристаллического льда, который имеет четкую структуру, в космических условиях считалось, что лед формируется в виде аморфной массы, где атомы хаотично сгруппированы. Однако компьютерное моделирование, включающее замораживание воды при различных скоростях до температур около -120°C, позволило выявить: в составе такого льда примерно 20% составляет кристаллическая форма, а остальное — аморфное.
Исследователи также экспериментально воспроизвели условия космоса: они осаждали водяной пар на охлажденные поверхности, имитируя процесс замерзания воды в вакууме, а также сжимали лед при очень низких температурах для получения аморфных образцов с различной плотностью. После нагревания образцов стало очевидно, что даже аморфный лед содержит крошечные кристаллы, которые сохраняют память о предыдущей структуре. Если бы эти кристаллы отсутствовали, лед оставался бы полностью аморфным.
Влияние открытия на науку и технологии
Лед в космосе участвует во многих важных процессах: формировании планет, эволюции галактик и перемещении материи. Глубокое понимание его структуры поможет объяснить эти явления и усовершенствовать модели космологических процессов. Кроме того, полученные результаты имеют значение для материаловедения — в частности, для создания аморфных материалов, которые используются в волоконно-оптических технологиях. Если в таких материалах действительно присутствуют миниатюрные кристаллы, их удаление позволит повысить эффективность передачи данных.
“Лед на Земле является космологической диковинкой из-за наших теплых температур. Вы можете увидеть его упорядоченную природу в симметрии снежинки. Лед в остальной Вселенной долго считался снимком жидкой воды — то есть, беспорядочным расположением, зафиксированным на месте. Наши выводы показывают, что это не совсем так”, — говорит физико-химик Кристоф Зальцманн из Университетского колледжа Лондона.
Открытие о частичной кристалличности космического льда меняет представления о химических и физических процессах в космосе, а также открывает новые перспективы для развития современных технологий.
