قام العلماء بسحق الماء بين ماستين ورأوا شيئًا لم يتم ملاحظته في المختبر من قبل. : تنبيه العلوم

الماء ضروري لازدهار الحياة، ولهذا السبب يعتبره العلماء البحث عن أولا على كواكب أخرى – ولكن هل يمكننا حقًا التأكد من شكل المياه في البيئات الغريبة؟

وفي دراسة جديدة نشرت في كيمياء الاتصالاتقام باحثون في الولايات المتحدة بوضع الماء تحت نوع الضغط الذي قد يتعرض له على كواكب مثل أورانوس أو نبتون، ووجدوا أن بنيته الذرية الأساسية تتغير استجابةً لذلك.

باختصار، يصبح الماء أقل تناسقًا وأكثر تشوهًا ذريًا، وهو ما له آثار على كيفية توصيل الحرارة، والتأثير على المجالات المغناطيسية، والتأثير على كثافة الكوكب، وكلها أمور مهمة لعمليات رصد وتفسيرات التلسكوب.

وقد سبق لهذا النوع من التحول تم التنبؤ به في عمليات المحاكاة، ولكن يبدو أن هذه هي المرة الأولى التي يتمكن فيها العلماء من مراقبتها في المختبر.

“المياه خارج الظروف الشبيهة بالأرض لها سلوك أكثر تعقيدًا مما كنا نتخيله سابقًا” يقول الفيزيائي أشكان سلامات، من جامعة نيفادا، لاس فيغاس.

“إنه لأمر مدهش كيف يمكن للمياه أن تتصرف تحت الضغط.”

وضع الباحثون قطرة ماء صغيرة بين طرفي الماس لتطبيق الضغط، مما أدى إلى زيادة الضغط إلى ما يزيد عن 222 جيجاباسكال (GPa).

وهذا يعادل حوالي 2.2 مليون مرة الضغط الذي نشعر به أثناء السير على الأرض.

حيود الأشعة السينية تم استخدامه لتحديد التغيرات الكيميائية في الماء على أصغر المقاييس، بناءً على كيفية تشتت الأشعة السينية أثناء مرورها عبر الماء.

عادةً، تتوقع أن تصبح الذرات المضغوطة أكثر تناسقًا عندما تتجمع في ترتيبات أكثر إحكامًا، لكن هذا ليس ما حدث هنا. أصبح الهيكل البلوري للجليد أكثر ميلاً وتمددًا.

وهذا يعطينا لمحة عما يحدث في أماكن أخرى من الكون، على الرغم من أنه من المفيد أن نأخذ في الاعتبار أن الضغط فقط هو الذي يطابق الظروف الموجودة على بعض الكواكب الأخرى، وليس درجة الحرارة.

“لا يمكننا دخول القشرة أو الغلاف الجوي لهذه الكواكب بسبب المسافة، ولكن لدينا بيانات من أشياء مثل برنامج فوييجر.” يقول شكرًا لك

“لدينا فكرة عن تركيباتها، والضغط الداخلي ودرجات الحرارة. وفي مختبرات مثل مختبري، يمكننا محاكاة الكيمياء وتجربة ما يمكن أن يحدث داخل هذه الكواكب.”

تخبرنا التجارب أيضًا بالمزيد عن Ice-X ، وهو واحد من أكثر من 20 نوعًا من الجليد يعرف العلماء.

هنا، دفع الفريق الجليد X إلى ما هو أبعد من حدوده المعروفة، وخلق شيئًا يبدو جديدًا – على الرغم من أن هناك حاجة إلى مزيد من الدراسة لمعرفة ذلك على وجه اليقين.

يتشكل Ice-X تدريجيًا عبر نطاق واسع من الضغوط، ويتحول إلى بنية شديدة التناظر عند حوالي 50 جيجا باسكال، من حيث ذرات الأكسجين والهيدروجين.

أصبح لدى العلماء الآن فكرة أفضل عن الحد الأعلى لـ Ice-X.

“يمثل هذا التحول بداية نظام جديد من التعقيد الهيكلي في H2O عالي الضغط، مما يعيد تعريف الحد الأعلى للاستقرار لـ Ice-X.” يكتب الباحثون في ورقتهم المنشورة.

تتضمن دراسة الكواكب البعيدة الكثير من التخمين المدروس والتفسير الدقيق لما تشير إليه التلسكوبات، ويمكن أن تساعد هذه الدراسة. إنه يمنحنا قراءة قوية حول الشكل الذي قد تكون عليه المياه على نبتون (على سبيل المثال).

إذا كانت بنية الماء مختلفة، فإن التفاعلات الكيميائية التي يسببها قد تكون كذلك: قد تكون موجودة المركبات الصخرية والمعادن هذا ليس كذلك وجدت في أي مكان على وجه الأرض.

هذه المعلومات ليست مفيدة فقط عندما تأتي لتشغيل النماذج الحياة على الكواكب الأخرى، ولكن في معرفة ما يمكن توقعه عندما نصل إلى هناك – إذا كانت مجساتنا وسفننا الفضائية ستصل إلى عمق أكبر في النظام الشمسي.

“إن فهم آليات نظامنا الشمسي وكوننا المرئي أمر بالغ الأهمية لجهود المعرفة الإنسانية” يقول شكرًا لك

“عندما نصل في النهاية إلى هذه العوالم، ماذا سنرى؟ نحن حقًا الرواد الأوائل في محاولة الإجابة على هذه الأسئلة في المختبر.”

وقد تم نشر البحث في كيمياء الاتصالات.

تم التحقق من صحة هذه المقالة بواسطة ريبيكا داير وتم تحريره بواسطة ريبيكا داير. وبينما نفخر بعمليتنا، فإننا بشر فقط. إذا اكتشفت خطأً، يرجى اعلامنا.