Revolucionārs atklājums liecina, ka ledus sāk veidoties nevis ūdens iekšienē, bet tieši zem tā virsmas.
Satura rādītājs
Japāņu zinātnieki ir atklājuši jauna veida ledu ( Ice 0 ). Tā izcelsme ir saistīta ar ūdens virsmas spriegumu, un tā atklāšana var izraisīt revolūciju visās jomās, sākot no mākoņu pētniecības līdz pārtikas produktu uzglabāšanai . Paradigmas maiņa, kas mainīs mūsu izpratni par sasalšanu… un ledus nākotni.
Gadu desmitiem zinātnieki mēģināja atbildēt uz tikpat vienkāršu, cik dziļu jautājumu: kā patiesībā ūdens sāk sasalt? No iekšpuses, kā mēs domājām, vai no ārpuses? Atbilde nāca no Tokijas, un tā izrādījās pārsteidzošāka, nekā gaidīts. Tokijas Universitātes pētnieki ir atklājuši jaunu, iepriekš nezināmu pārejas formu ledum, ko viņi nosauca par Ice 0. Šis atklājums, kas publicēts žurnālā Nature Communications, maina mūsu izpratni par ūdens sasalšanu un sola pielietojumu, kas sniedzas tālu ārpus laboratorijas.
Slēptā tilta uz ledu, par kuru mēs jau zinājām
Ice 0 nav stabils ledus veids, kāds mums ir pazīstams no dzērieniem (pazīstams kā Ice 1 ), un tas nav viens no vairāk nekā 20 eksotiskajiem ledus veidiem, kas veidojas ekstremālos spiedienos. Tas ir starpposma, īslaicīgs, gandrīz fantomveida stāvoklis, kas rodas tieši zem ūdens virsmas .
Izmantojot modernas molekulārās simulācijas, komanda Ganga Sana un Hajime Tanaka vadībā novēroja, kā ūdens molekulas spontāni grupējas gredzenos . Šīs struktūras saglabājas īsu laiku, veidojot Ledus 0 , un darbojas kā sava veida “sēkla”, kas atvieglo kristalizāciju tradicionālā ledū .
Interesantākais ir tas, ka šis process notiek ārpus , radikāli atkāpjoties no klasiskā modeļa, kas paredzēja iekšēju kristalizāciju. Kas ir iemesls? Ūdens virsmas spriegums, kas rada negatīvu spiedienu tieši uz robežas ar gaisu, radot apstākļus, kas nepieciešami Ledus 0 attīstībai.
Kas mainās ar šo atklājumu?
Šis atklājums nav tikai teorētisks sasniegums. Tam ir reālas sekas vairākās svarīgās jomās:
- Meteoroloģija: uzlabo izpratni par to, kā veidojas ledus kristāli mākoņos un miglā.
- Pārtikas inženierija: ļauj optimizēt ultra-saldēšanas procesus, labāk saglabājot tekstūru un garšu.
- Dzesēšanas tehnoloģija: piedāvā jaunus veidus, kā izveidot pārklājumus, kas novērš sarmas veidošanos gaisa kondicionēšanas sistēmās.
Pēc paša Gan Sunja teiktā, „mūsu rezultāti atrisina daudzus gadus ilgušas zinātniskas debates un parāda, ka ledus vieglāk veidojas tuvu virsmai izotermiskos apstākļos”. Vienkāršs apgalvojums, bet ar milzīgu nozīmi.
Ledus nekad nav bijis tik sarežģīts… vai tik noderīgs.
Lai gan Ice 0 nav redzams cilvēka acīm, tā eksistence maina mūsu izpratni par vienu no visizplatītākajiem un svarīgākajiem fizikālajiem procesiem uz planētas. Un to tas dara ar vienkāršas elegances palīdzību: molekulāra reorganizācija, ko atvieglo ūdens iekšējās īpašības, kas paātrina pāreju cietā fāzē.
Eksperimentāls apstiprinājums, izmantojot tādus paņēmienus kā kriomikroskopija, pagaidām nav pieejams, bet Japānas grupas piedāvātā modelis jau iedvesmo jauniem pētījumiem glacioloģijas, atmosfēras zinātņu un modernu materiālu jomā.
