کشف یخی که در دمای اتاق آب نمی‌شود!
دانشمندان موفق به کشف نوعی جدید از یخ شده‌اند که حتی در دمای اتاق هم ذوب نمی‌شود؛ پدیده‌ای شگفت‌انگیز که می‌تواند درک ما از رفتار آب را دگرگون کند.
آب، با وجود سادگی ترکیب شیمیایی‌اش، در حالت جامد یا همان یخ، اشکال متنوعی دارد. تاکنون بیش از ۲۰ فاز متفاوت از یخ توسط دانشمندان شناسایی شده که هر یک ساختار مولکولی منحصر‌به‌فرد خود را دارند. اما حالا پژوهشگران با معرفی یک فاز کاملاً جدید به نام یخ XXI، مرزهای دانش را یک گام فراتر برده‌اند.
این یخ خاص، حاصل پروژه‌ای بین‌المللی به رهبری دانشمندان مؤسسه تحقیقات استاندارد و علوم کره جنوبی (KRISS) است. آن‌ها با استفاده از ابزارهای پیشرفته نظیر اشعه ایکس فوق‌قوی در آزمایشگاه‌های European XFEL و PETRA III موفق شدند ساختار این یخ عجیب را ثبت و تحلیل کنند.
یخی که در گرما هم “یخ” می‌ماند!
برخلاف انتظار، این یخ در دمای اتاق هم ذوب نمی‌شود. ساختار آن زمانی شکل می‌گیرد که آب مایع تحت فشار بسیار شدید و به‌صورت فوق‌سریع فشرده شود. در این شرایط، آب وارد حالتی می‌شود که دانشمندان آن را «آب فوق‌فشرده» می‌نامند.
یخ XXI یک فاز نیمه‌پایدار است؛ به این معنی که در حالی که انتظار می‌رود ساختار دیگری از یخ پایدارتر باشد، این فاز جدید می‌تواند در همان شرایط باقی بماند.
آزمایشی در دل الماس
برای رسیدن به این ساختار، پژوهشگران از سلول‌های سندان الماسی (Diamond Anvil Cells) استفاده کردند؛ محفظه‌هایی کوچک اما فوق‌قدرتمند که با استفاده از الماس فشارهایی حدود ۲ گیگاپاسکال (۲۰,۰۰۰ برابر فشار جو) ایجاد می‌کنند.
آب تحت این فشار شدید، حتی در دمای محیط هم یخ می‌زند اما با ساختاری بسیار متراکم‌تر از یخ معمولی. با ثبت صدها تصویر در هر میکروثانیه، محققان توانستند لحظه‌به‌لحظه شکل‌گیری این یخ جدید را ببینند.
یخ XXI و رمزگشایی از ماه‌های یخی
ساختار این یخ به‌شدت منظم و از نوع بلور تتراگونال است. محققان می‌گویند این یافته‌ها می‌توانند مسیرهای جدیدی را برای درک رفتار آب در شرایط شدید باز کنند؛ شرایطی که مشابه آن در اعماق ماه‌های یخی سیارات مانند تیتان و گانیمد وجود دارد.
نگاهی نو به عنصر آشنا
یخ XXI نشان می‌دهد که آب، این مولکول ساده، هنوز رازهای زیادی برای گفتن دارد. کشف فازهای جدید و نیمه‌پایدار می‌تواند درک ما را از وضعیت آب در سیارات دیگر، فرآیندهای زمین‌شناسی، و حتی توسعه فناوری‌های جدید تحت فشار بالا، متحول کند.
