خب، داستان اینه که یه تیم دانشمند اومدن با یه ترفند خیلی باحال، آب رو بین دو تا الماس قرار دادن و انقدر فشارش دادن که یه نوع یخ کاملاً جدید ساختن که قبلاً هیچکس ندیده بود! اسمش رو گذاشتن Ice XXI (یعنی یخ شماره ۲۱ به عدد رومی). جالبه که این یخ توی دمای اتاق هم جامد می‌مونه و همون‌طور بمونه، پس دیگه لازم نیست همیشه فریزر روشن باشه!
حالا Ice XXI چیه اصلاً؟ این همون آب خودمونه اما وقتی بهش فشار خیلی زیاد وارد می‌شه، وارد یه حالت عجیب می‌شه که بهش «metastable» می‌گن. Metastable یعنی مثلاً ماده یه جوریه که انگار رو لبه‌ی پرتگاهه و با یه تکون کوچیک، ساختارش بهم می‌ریزه. یعنی وضعیت پایداری نداره اما یه جورایی با فشار و شرایط خاص می‌شه نگهش داشت!
دانشمندا برای اینکه این اتفاق بیوفته، یه وسیله به اسم “diamond anvil cell” یا سلول سندان الماسی استفاده کردن. این دستگاه طوری درست شده که می‌تونه با کمک سختی الماس، یه فشار خیلی وحشتناک به مواد وارد کنه. تو این آزمایش، آب رو گرفتن و حدود ۲۰ هزار برابرِ فشار هوا تو سطح زمین بهش وارد کردن! الان فکر کن مولکولای آب بیچاره جوری بهم فشار دادن که دیگه جایی برای تکون خوردن نداشته باشن و اینطوری وارد ساختار جامد جدید شدن.
حالا برای اینکه بفهمن دقیقاً چه اتفاقی افتاده، از قوی‌ترین لیزر پرتو ایکس دنیا یعنی European X-ray Free-Electron Laser (European XFEL) استفاده کردن. XFEL یعنی یه دستگاه لیزری خیلی خاص که می‌تونه با ایکس‌ری فوق‌العاده قوی و دقیق، هر تغییر ریزی رو تو ساختار مواد ببینه. دانشمندا با این دستگاه تونستن هر یک میلیونیم ثانیه (یعنی یک میکروثانیه) نمونه‌ها رو اسکن کنن تا بفهمن یخ اونجا چه شکلی داره درمیاد.
طبق گزارششون، وقتی این مقدار فشار عظیم به آب وارد شد، ساختار مولکولی آب یه دفعه از «حالت با چگالی بالا» به «حالت با چگالی خیلی بیشتر» تغییر کرد. یعنی مولکول‌ها محکم‌تر و نزدیک‌تر از همیشه بهم چسبیدن، و این شد که Ice XXI به وجود اومد.
راستی در مورد فازهای مختلف یخ! شاید فکر می‌کردی فقط همون یخی که تو فریزر داریم وجود داره، اما نه! آب با توجه به ساختارش می‌تونه تو شرایط مختلف، بیش از ۲۰ نوع یخ متفاوت درست کنه. هر کدوم‌شون ساختار مولکولی مخصوص دارن: بعضیاشون کریستالی مثل یخ XIX (که ساختاری چهارسو داره)، بعضیاشون هم مثل “superionic ice” که خود دانشمندها بهش می‌گن “یخی به داغی ستاره!”. Superionic یعنی حالتی که یونای هیدروژن و اکسیژن تو یخ انگار حرکت می‌کنن ولی ماده هنوز خاصیت جامدش رو داره.
تا حالا بیشتر این مدل‌های مختلف یخ تو دماهای پایین و با فشار بالا دیده شده بودن، چون تو دمای پایین، مولکول‌های آب آروم‌تر حرکت می‌کنن و راحت‌تر ساختار جدید تشکیل می‌شه. اما توی دمای اتاق، همه فکر می‌کردن دیگه این تنوع عجیب نباشه. این کشف نشون می‌ده نه بابا، هنوز هم تو دمای معمولی هم می‌شه یخای عجیب غریب درست کرد!
حالا چرا این یافته مهمه؟ چون توی سیاره‌ها و قمرهای یخی توی فضا (مثلاً قمرهای مشتری یا زحل که سطحشون پر از یخه)، احتمال داره همچین فازهای یخ متااستیبلی وجود داشته باشه و این اطلاعات می‌تونه دید جدیدی بده به اینکه اونجا چه خبره و ترکیب سطحشون چیه.
یکی از دانشمندها به اسم Rachel Husband از مرکز تحقیقاتی سنکرون‌ترون الکترون آلمان گفته: «نتایج ما نشون می‌دن شاید کلی فاز متااستیبلی دیگه از یخ با دماهای بالا وجود داشته باشه که تا حالا کسی ندیده و این می‌تونه به درک ما از ترکیب قمرهای یخی کمک کنه.»
یه نکته باحال دیگه اینکه تو این آزمایش، اینطور نبوده که فقط یه بار آب رو فشار بدن. بلکه بیشتر از ۱۰۰۰ بار با دستگاه سلول الماسی آب رو به سرعت فشرده و بعد آزاد کردن، و همین باعث شده بتونن چند مسیر متفاوت برای تبدیل آب به یخ کشف کنن. R
کلاً همه‌ی این داستان جدای هیجان خودش، برای علوم فضایی هم خیلی ارزشمنده. شاید روزی توی آینده بتونیم با این اطلاعات، ترکیب سطحی سیاره‌ها و قمرهای دور رو راحت‌تر تشخیص بدیم و حتی شاید یخ‌هایی که روی زمین نمی‌بینیم رو اونجاها پیدا کنیم!
خلاصه بدون که دنیای آب و یخ خیلی خیلی از اون چیزی که فکر می‌کردیم، عجیب‌تره!
منبع: +
