یه خبر خیلی هیجان‌انگیز دارم براتون که اگه اهل علم و کشفیات عجیب هستین، همش می‌خواین بدونین چی ثابت شد و چی شدنی نیست، حتما خوشتون میاد! یه گروه پژوهشگر از سراسر دنیا، تونستن نوع جدیدی از یخ رو کشف کنن که اسمش رو گذاشتن “آیس XXI” (یعنی یخ شماره ۲۱). این یخ وقتی درست میشه که آب رو تحت فشار خیلی خیلی زیاد بذاریم اما جالبیش اینه که همچنان تو دمای اتاق باقی می‌مونه و نه یخ می‌زنه نه آب میشه! خنده‌داره نه؟!
ماجرای کشف این آیس XXI توی یکی از پیشرفته‌ترین مراکز تحقیقاتی اروپا یعنی European XFEL و دستگاه PETRA III که تو هامبورگ آلمان هست، اتفاق افتاده. حالا European XFEL خلاصه بخوام بگم، قوی‌ترین لیزر اشعه ایکس (X-ray) دنیاست که دانشمندها ازش برای دیدن دنیای اتمی و مولکولی استفاده می‌کنن، یعنی مثل یه دوربین فوق‌العاده سریع و قوی که می‌تونه حرکت‌های ریز اتم‌ها رو ضبط کنه.
حالا چرا این کشف مهمه؟ خب، تا حالا دانشمندها فکر می‌کردن یخ فقط می‌تونه توی ۲۰ نوع مختلف یا به اصطلاح “فاز” مختلف بسته به شرایط تشکیل بشه. که البته همه‌مون می‌دونیم آب CH2O یعنی دو تا هیدروژن و یه اکسیژن داره و تو شرایط خاص می‌تونه شکل‌های مختلفی بگیره. ولی الان گروهی که سرپرستشون دانشمندهای موسسه KRISS کره جنوبی بودن، یه فاز جدید یعنی همون آیس XXI رو شناسایی کردن که کلا با بقیه فرق داره.
فرق اصلی آیس XXI اینه که موقعی درست میشه که آب رو به سرعت و تحت فشار خیلی زیاد (که بهش می‌گن سوپرکمپرشن، یعنی فشار بیش از حد معمول) تو دمای اتاق فشار بدن. اصطلاحاً می‌گن متاستیبل (Metastable)، یعنی حالت پایداریه که می‌تونه مدتی پایدار بمونه ولی در واقع تحت شرایط این فشار بهتره یه نوع یخ دیگه به اسم Ice VI (یعنی یخ نوع شش) تشکیل بشه.
حالا Ice VI خودش خیلی بحث‌برانگیزه، چون فکر می‌کنن همچین یخی تو اعماق ماه‌های یخی مثلا تایتان و گانیمد (دو تا ماه جالب دور مشتری) هم هست و نوع ساختارش باعث میشه اتفاق‌های عجیب و تغییر فازهای غیرمنتظره‌ای رخ بده.
برای اینکه این شرایط رو شبیه‌سازی کنن، دانشمندها از دستگاهی به اسم Diamond Anvil Cell استفاده کردن. اگه نمی‌دونین چیه، این دستگاه مثل یه گیره خیلی قوی عمل می‌کنه که نمونه رو بین دو تا الماس فشار میده و می‌تونه فشارای عجیب و غریب بسازه (یه چیزی نزدیک به دو گیگا پاسکال! یعنی تقریبا ۲۰ هزار برابر فشار هوای معمولی). اگه آب رو خیلی سرعتی، مثلاً فقط تو ۱۰ میلی‌ثانیه، اینقدر فشار بدن، نه تنها هنوز مایع می‌مونه بلکه اونقدر پایدار می‌مونه که تبدیل به همون آیس XXI بشه.
جالبی کار اینجاست که با XFEL و این دستگاه‌های فوق پیشرفته، تونستن مثل یه دوربین فوق سرعت بالا، لحظه کریستالی شدن آب رو ببینن و ثبت کنن! بعدش هم با آزمایش‌های تکمیلی تو خط تابشی P02.2 تو PETRA III دیدن که آیس XXI ساختار کریستالی چهارتایی یا تتراگونال داره (تتراگونال یعنی ساختاری که سلول‌های واحدش بزرگ و چهارضلعی هستن).
نکته علمی جذاب این بود که وقتی آب رو بیش از هزار بار تحت فشار قرار دادن و سریع باز کردن (این کار رو با دستگاه کیخانه‌ای داینامیک دایموند آنویل سل انجام میدن)، تونستن مسیرهای مختلف کریستالی شدن آب رو بشناسن و دیدن که بستگی به اینکه چقدر به آب فشار میارن، شکل کریستال چطور میشه.
در کل، این کشف باعث شده دانشمندها فکر کنن شاید ماه‌های یخی مثلا تو اعماق‌شون کلی فازهای عجیب یخ با دما و فشار عجیب وجود داشته باشه که تاحالا کشف نشده بودن! خانم ریچل هازبند (Rachel Husband) از تیم تحقیقاتی DESY HIBEF هم گفته که ما با این نتایج می‌تونیم دید جدیدی نسبت به ترکیب ماه‌های یخی پیدا کنیم و کلی سوال جدید باز شده.
این مقاله کامل هم تو مجله معتبر Nature Materials چاپ شده. خلاصه اگه دوست دارین از دنیای عجیب و خفن علوم مواد و ترکیبات ناشناخته سر دربیارین، این یکی کشف واقعاً جالب و آینده‌داره! به قول خودشون، بیصبرانه منتظر کشفیات عجیب‌تر بعدی باشین!
منبع: +
