Су – химиялық құрамы қарапайым болғанымен (H₂O), қатқан кезде өте күрделі қасиетке ие. Ғалымдарға мұздың жиырмадан астам түрлі пішіні (фазасы) белгілі, ал жуырда олардың қатарына 21-түрі қосылды. Сарапшылардың айтуынша, бұл әлі соңғысы емес, деп хабарлайды El.kz интернет порталы.
Мұздың жаңа түрі
Мұздың әрбір түрі рим цифрларымен белгіленеді. Жаңа табылған фаза – мұз XXI – әлемдегі ең ірі Еуропалық рентгендік еркін электронды лазер European XFEL мен жоғары энергиялы фотондар көзі PETRA III (Германияның DESY электронды синхротрон зертханасы) базасында зерттелген. Зерттеу нәтижелері Nature Materials журналында жарияланды.
Бұл жаңа мұз құрылымдық тұрғыдан бұрын белгілі барлық түрлерінен өзгеше. Ол бөлме температурасында суды тез қысқан кезде түзіледі және метатұрақсыз (метастабильді) күйде болады, яғни тұрақтылығы аз болса да, біраз уақыт бойы өмір сүре алады.
Суды өте жылдам қысу арқылы оны жоғары қысым кезінде сұйық күйінде сақтауға болады, ал бұл жағдайда ол әдетте мұз VI түріне айналуы тиіс еді, - дейді профессор Гун Ву Ли (Кореяның стандарттар және ғылым зерттеу институты).
Мұз VI ғалымдарға ерекше қызық. Себебі оның осындай түрі Титан мен Ганимед сияқты мұзды айлардың қойнауында болуы мүмкін деп есептеледі. Бұл фазаның бұрмаланған құрылымы басқа метатұрақсыз мұз түрлеріне өту жолдарын қалыптастырады.
Экстремалды жағдайдағы тәжірибе
Мұздың көптеген түрі тек шектен тыс қысым мен температурада ғана пайда болады. Сондықтан ғалымдар тәжірибелерінде алмаздан жасалған қыспақтарды (наковален) қолданған. Су 2 гигапаскальға дейін қысылған – бұл қалыпты атмосфералық қысымнан шамамен 20 мың есе жоғары. Мұндай жағдайда мұз тіпті бөлме температурасында да түзіледі, бірақ оның молекулалары кәдімгі мұзға қарағанда әлдеқайда тығыз орналасады.
Қысым 10 миллисекундтың ішінде жасалып, кейін 1 секунд ішінде бәсеңдетілді. Осы сәттерде сынамаға қуатты рентген сәулелері микросекунд сайын түсіріліп, жоғары жылдамдықтағы бейнежазба алынды.
Таңғаларлық құрылым
PETRA III нысанындағы P02.2 сәулелік желісінде жүргізілген тағы бір тәжірибе мұз XXI-дің төртбұрышты (тетрагональді) кристалдық құрылымға ие екенін көрсетті. Бұл құрылым үлкен қайталанатын элементарлы ұяшықтардан тұрады.
European XFEL лазерінің бірегей рентген импульстарының көмегімен біз H₂O молекулаларының мыңнан астам рет жылдам қысылып, босатылуы кезінде әртүрлі кристалдану жолдарын анықтадық, - дейді профессор Ли.
DESY HIBEF тобының өкілі Корнелиус Стром тәжірибенің мәнін былай түсіндіреді:
Бұл жоғары қысымды арнайы камерада сынама екі алмаз ұшының арасында қысылады және қысым белгілі бір бағыт бойынша реттеледі.
DESY HIBEF зерттеушісі Рэйчел Хасбэнд нәтижелердің маңызын атап өтті:
Біздің зерттеуіміз көрсеткендей, жоғары температура жағдайында мұздың метатұрақсыз фазаларының әлдеқайда көп түрі болуы мүмкін. Бұл мұзды айлардың құрылымын жаңа қырынан түсінуге жол ашады.
Қысқаша айтқанда, ғалымдар ашқан мұз XXI – судың табиғатын тереңірек түсінуге, ал астрономияда – алыстағы мұзды ғаламшарлар мен айлардың құрамын зерттеуге маңызды қадам болды.