Felejtse el, amit eddig a jégről gondolt, ugyanis szobahőmérsékleten is létezhet
A jég keletkezése összefügg az igen alacsony hőmérséklettel, legalábbis így gondolhattuk eddig. Egy nemzetközi kutatócsoportnak viszont sikerült létrehoznia egy olyan jégfázist, amelyik szobahőmérsékleten is kialakulhat, és különbözik mindenfajta jégtől, amit eddig ismertek. Igaz, óriási nyomásra van szükség a kialakulásához.
Egy nemzetközi kutatócsoport egy új jégformát alkotott, immár a huszonegyediket a sorban. Az új fázis olyan szerkezetek sorához csatlakozik, mint a hatszögletűek, a köbösek, valamint a szuperionosok, amelyek gáz- és jégóriások felszínén találhatók, például a Neptunuszon vagy az Uránuszon. Ez a változatosság nem véletlen. Bár a hétköznapi ember csak megfagyott vízként gondol a jégre, azonban a jégnek rengeteg típusa van, köztük olyanok is, amelyek kizárólag nagy nyomás alatt jelennek meg.
A Koreai Szabványügyi és Tudományos Kutatóintézet (KRISS) szakemberei által vezetett kutatás nemrégiben bővítette a jegek listáját: egy vadonatúj jégformát találtak, amelyet Ice XXI-nek neveztek el (utalva arra, hogy ez a jég 21. immár ismert formája). A koreai tudósok az Európai Röntgen Szabadelektron Lézerlétesítmény (XFEL), valamint a Német Elektron Szinkrotron (DESY) kutatóival fogtak össze. Egy nagy teljesítményű, gyémántüllőket és röntgenlézereket kombináló berendezéssel figyelték meg, hogyan viselkedik a szupersűrített víz szobahőmérsékleten. Ehhez gyémántüllő cellákkal hoztak létre nagynyomású körülményeket. Ultratiszta vizet töltöttek egy hajszálvékony fémkamrába, és nagy sebességű kamerák, lézeres érzékelők és valós idejű megfigyelőeszközök kombinációját használták a víz szobahőmérsékleten történő fagyásának és olvadásának megfigyelésére.
A Nature Materials folyóiratban publikáló kutatók felfedezték, hogy amikor a vizet szobahőmérsékleten szupersűrítik, az nem fagy meg egyetlen, tiszta lépésben. Ehelyett egy sor fagyási-olvadási cikluson megy keresztül, mielőtt egy jég VI néven ismert formába csapódna le. De ebben a nyomászónában észrevettek valami újat: a XXI jeget. Ez a jég körülbelül 2 gigapascal (a légköri nyomás 20 ezerszeresének megfelelő) nyomáson képződik, emiatt szobahőmérsékleten is létezhet, de a molekulái sokkal szorosabban illeszkednek egymáshoz, mint a normál jégben. Úgynevezett testközpontú tetragonális kristályszerkezettel rendelkezik.
A XXI jégnek ez az egyedi szerkezete eltér mind a 20 ismert jégtípustól. Ráadásul metastabil, ami azt jelenti, hogy egy ideig még akkor is létezhet, ha egy másik jégforma stabilabb lenne ilyen körülmények között. Mindez betekintést nyújt abba, hogyan képződik a jég nyomás alatt.
„A víz gyors összenyomódása lehetővé teszi, hogy magasabb nyomásig folyékony halmazállapotú maradjon, ott, ahol már jég VI-tá kellett volna kristályosodnia” – magyarázza Geun Woo Lee, a KRISS kutatója, utalva egy olyan fázisra, amelyről úgy vélik, hogy a Titán és a Ganymede jeges holdak belsejében található. A kutatók úgy gondolják, hogy a XXI jég egy lehetséges köztes állapot a víz és a távoli jeges holdakon található egzotikus jégfázis között.
hvg.hu