Voda je jedním z mnoha materiálů, jejichž pevné skupenství může mít několik různých podob v závislosti na vnějších podmínkách, za jakých vznikly. Jiným typickým příkladem je uhlík, který může mít podobu grafitu či diamantu v závislosti na tlaku, při jakém vznikl. Voda je však v tomto ohledu výjimečná, neboť může existovat v neobvykle velkém počtu různých forem – dosud je známo nejméně 20 různých forem ledu.
A nyní vědci z Nevadské univerzity v Las Vegas popsali další formu. Jejich studie byla zveřejněna před několika dny v odborném časopise Physical Review B, který je největším vědeckým časopisem v oblasti fyziky.
Tým amerických výzkumníků zavedl zcela novou metodu měření vlastností vody pod vysokým tlakem. Malý vzorek vody byl nejprve umístěn mezi hroty dvou protilehlých diamantů. Tam na něj byl vyvinut velmi vysoký tlak, v důsledku čehož voda zamrzla a utvořila několik neuspořádaných ledových krystalků. Ty byly poté zahřívány laserem, díky čemuž došlo k jejich dočasnému roztání. Voda následně velmi rychle utvořila opět pevné skupenství v podobě mnoha malých krystalků připomínajících prášek.
Tento proces se mnohonásobně opakoval v pravidelných intervalech a za postupně se zvyšujícího tlaku – nakonec vědci dosáhli tlaku takového, jaký panuje ve středu Země. Tím uvedli atomy kyslíku a vodíku do řady různých uspořádání. Ve výsledku tak mohli pozorovat, jak led přechází ze známé kubické fáze označované římskou číslicí VII, do nově objevené střední a tetragonální fáze, která nese označení VIIt. Nakonec se podoba ledu ustálila v již známé formě číslo X.
Vědci současně prokázali, že k přechodu do formy X dochází při třikrát nižších tlacích, než se dříve předpokládalo. K přechodu dochází „již“ při tlaku 300 000 atmosfér. Dosud se přitom předpokládalo, že dostačujících je až jeden milion atmosfér.
Přechod ledu do formy X je ve vědecké komunitě velmi diskutovaným tématem již několik desetiletí. „Tato studie prokázala, že k této transformaci do iontového stavu dochází při mnohem, mnohem nižších tlacích, než jsme si kdy mysleli,“ říká Ashkam Salamat, který výzkum vedl. „Je to chybějící kousek skládačky a nejpřesnější měření, které kdy bylo na vodě za těchto podmínek provedeno.“
„I když je nepravděpodobné, že bychom našli tuto novou fázi ledu kdekoli na povrchu Země, jedná se pravděpodobně o běžnou složku zemského pláště. Přítomný rovněž může být na velkých měsících a planetách bohatých na vodu mimo naši sluneční soustavu,“ dodává Zachary Grande, první autor studie.
Originální publikace: https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.105.104109
Zdroj: University of Nevada, Las Vegas, zdroj titulního obrázku: Aaron Burden, Unsplash
Michaela Novotná
V rámci svého doktorského studia mikrobiologie na Univerzitě Karlově se zabývá antibiotickou rezistencí u stafylokoků. Pokud není zrovna v laborce, vydává se do přírody nebo si přečte dobrou knížku.
Vstup do diskuze