يمكن أن يوجد في وشاح الأرض والكواكب الخارجية.. اكتشاف شكل بلوري جديد من الجليد

من المحتمل أن يكون هذا الشكل من الجليد مكونا شائعا داخل وشاح الأرض، وكذلك في الأقمار الكبيرة والكواكب الغنية بالمياه خارج نظامنا الشمسي.

تمكن فريق من الباحثين في "جامعة نيفادا، لاس فيغاس" (University of Nevada, Las Vegas)، من اكتشاف شكل بلوري جديد من الجليد المائي في مرحلة من مراحل تشكله، وذلك من خلال دراسة أجروها على الماء المضغوط، التي تم بواسطتها اكتشاف قياس خصائص الماء تحت ظروف الضغط العالي.

وأشار تقرير لموقع "ساينس أليرت" (science alert) إلى أن هذا الشكل الجديد يطلق عليه "الجليد السابع رباعي الزوايا" (Ice-VIIt tetragonal phase)، ويحدث عندما تنزلق المادة بين اثنين من الجزيئات المكعبة المعروفة بالفعل.

وخلص الباحثون في دراستهم -التي نُشرت نتائجها في دورية "فيزيكال ريفيو بي" (Physical Review B)- يوم 17 مارس/آذار الجاري، إلى أنه يمكن أن تعيد هذه الدراسة تعريف خصائص الماء عند الضغوط العالية، كما يمكن أن تؤثر على فهم الكواكب البعيدة الغنية بالمياه.

وتوفر الدراسة أيضا أدلة حول الشكل الذي قد يتخذه الماء على الكواكب الأخرى، حيث تختلف درجات الحرارة والضغط عن تلك الموجودة في كوكبنا.

UNLV physicists pioneered a new laser-heating technique in a diamond anvil cell (pictured above) as part of their discovery of a new form of ice. (Chris Higgins)
الباحثون استخدموا طريقة جديدة لدراسة خصائص الجليد تحت الضغط العالي (كريس هيجينز – جامعة نيفادا لاس فيجاس)

طريقة جديدة لدراسة خصائص الجليد

وبحسب البيان الصحفي الصادر من جامعة نيفادا لاس فيغاس، فإن الماء الصلب يشبه العديد من المواد الأخرى في إمكانية تشكيلها لمواد صلبة مختلفة بحسب اختلاف درجات الحرارة والضغط، مثلما يحدث في عملية تشكيل الكربون للألماس أو الغرافيت. ومع ذلك، يُعد الماء استثنائيا في هذا الجانب حيث يوجد على الأقل 20 شكلا صلبا من الجليد معروف لدى الفيزيائيين.

ولدراسة التحولات بين مراحل الجليد، قام الباحثون -في مختبر الظروف القاسية التابع لجامعة نيفادا، بقيادة زاك غراند- بإجراء تجارب على الجليد باستخدام طريقة جديدة لدراسة خصائص الجليد تحت الضغط العالي.

وحسب البيان، فقد تم أولا وضع عينة الماء بين أطراف ماستين متقابلتين، حيث تم تجميدها في عدة بلورات جليدية مختلطة، ثم بعد ذلك تم تعريض الجليد للتسخين بالليزر، مما أدى إلى صهره مؤقتا قبل أن يعاد تشكيله بسرعة إلى مجموعة تشبه المسحوق من البلورات الصغيرة.

ومن خلال زيادة الضغط بشكل تدريجي، وتفجيره بشكل دوري بشعاع الليزر، لاحظ الفريق أن الجليد المائي ينتقل من المرحلة المكعبة المعروفة باسم "الجليد السابع" (Ice-VII)، إلى المرحلة الوسيطة المكتشفة حديثا، "الطور رباعي الزوايا" (Ice-VIIt)، وذلك قبل أن يستقر في مرحلة أخرى معروفة من الجليد تعرف بـ"الجليد العاشر" (Ice-X).

الشكل الجديد للجليد يمكن أن يوجد في الأقمار الكبيرة والكواكب الخارجية الغنية بالمياه (شترستوك)

اكتشافات أبعد

وحسب البيان، فإن تقنية التسخين بالليزر التي استخدمها فريق الباحثين لم تسمح فقط بملاحظة مرحلة جديدة من الجليد المائي الرباعي، ولكن سمحت كذلك بملاحظة أن الانتقال إلى مرحلة الجليد العاشر حدثت تحت ضغط أقل بـ3 مرات تقريبا عما كان يُعتقد سابقًا، وقد كان هذا الانتقال موضوعًا نوقش بشدة في المجتمع العلمي لعدة عقود.

من ناحية أخرى، يقول غراند -في البيان الصحفي- إنه من غير المحتمل أن نجد المرحلة الجديدة من الجليد في أي مكان على سطح الأرض، فمن المحتمل أن تكون مكونا شائعا داخل وشاح الأرض، وكذلك في الأقمار الكبيرة والكواكب الغنية بالمياه خارج نظامنا الشمسي.

المصدر : ساينس ألرت + مواقع إلكترونية