Bilim İnsanları Ilık Buz Üretti

Buz sanıldığı kadar karmaşık değil. H2O moleküllerini bir araya getir, atmosfer basıncında termostatı sıfır derece santigrata düşür ve sonuç: buz. Yine de tek bir moleküler düzen ya da “faz” yok. Aslında I’den XX’ye Roma rakamlarıyla adlandırılan 20 buz fazı bulunuyor.

Şimdi, Nature Materials dergisinde yayımlanan yeni bir çalışmada, Korea Research Institute of Standards and Science (KRISS) ekibi, Ice XXI adı verilen yeni bir faz daha keşfetti. Deneyin merkezinde, malzeme biliminde örnekleri aşırı basınç altında sıkıştırmak için yaygın kullanılan elmas örs hücreleri (DAC) yer aldı. Araştırmacılar, suyu yalnızca 10 milisaniyede 2 gigapaskala (normal atmosfer basıncının 20.000 katı) çıkardı. Ardından yapıyı görüntülemek için European X-Ray Free-Electron Laser Facility (European XFEL) ve PETRA III gibi son teknoloji X-ışını tesislerinden yararlanıldı.

Araştırmacılar bu tür suyu “aşırı sıkıştırılmış” (supercompressed) olarak adlandırıyor ve metastabil olduğunu belirtiyor; yani daha kararlı bir buz formu tercih edilebilir olsa da belirli bir süre kalıcılık gösteriyor. Muazzam basınç sayesinde oda sıcaklığında buz oluşuyor ancak moleküller çok daha yoğun paketlenmiş halde bulunuyor. RISS ekibinden ortak yazar Geun Woo Lee, basın açıklamasında şu ifadeyi kullandı: “Suyun hızlı şekilde sıkıştırılması, normalde kristalleşip Buz VI fazına dönüşmesi gereken yüksek basınçlarda bile sıvı halde kalmasına olanak tanır. Sıvı H2O’nun kristalleştiği yapı, sıvının ne ölçüde aşırı sıkıştırıldığına bağlıdır.”

Suyun sıkıştırılması, yüksek teknolojili deneyin yalnızca bir kısmını oluşturdu; araştırmacıların milisaniyeler düzeyindeki yolculuğu titizlikle belgelemeleri de gerekti. European XFEL, her mikro saniyede (saniyenin milyonda biri) bir görüntü yakalayan X-ışını flaşları üretiyor. Sistem, buz fazı oluşumunu hareket halinde gösteren ultra gelişmiş bir yüksek hızlı kamera etkisi yaratıyor.

Ardından ekip, PETRA III’teki P02.2 ışın hattını kullanarak kırınım deneyleri gerçekleştirdi ve tetragonal yapıya sahip Ice XXI’in genel düzenini çözdü. Faz, 152 su molekülü içeren birim hücrelerden (unit cell) oluşan büyük tekrar eden birimler şeklinde tanımlandı. DAC kullanımı, aşırı basınç koşullarında malzemeleri incelemenin yaygın bir yolu ve özellikle jeologların Dünya’nın iç işleyişine dair içgörü kazanmasına yardımcı oluyor. Yüksek basınçlı buz deneyleri de benzer şekilde erişilmesi zor fizik süreçlerine ışık tutmayı hedefliyor.

Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) araştırmacısı ve ortak yazar Rachel Husband, basın açıklamasında “Bulgularımız, yüksek sıcaklıklarda daha fazla sayıda metastabil buz fazının ve bunlarla ilişkili geçiş yollarının var olabileceğini, bunun da buzla kaplı uyduların bileşimi hakkında yeni içgörüler sunabileceğini gösteriyor.” ifadelerini kullandı.

Fikir, 2021 tarihli bir çalışmada öne sürülenden uzak sayılmaz. O çalışmada süperiyonik Ice XVIII ve Ice XX fazlarının, Neptün ve Uranüs’ta gözlenen alışılmadık manyetik alanların oluşumunun merkezinde yer alabileceği tartışılmıştı. Diğer bir deyişle, Dünya’daki buzun gizemlerini çözmek, kozmos genelinde sayısız bilinmeyeni anlamaya yardımcı olabilir.

‍

‍

‍

Kaynak: https://www.popularmechanics.com/science/a69022700/warm-ice/