Ein völlig neuartiges Eis aus extrem kalten Stahlkugeln

Eine neue Art von Eis namens amorphes Eis mittlerer Dichte hat die gleiche Dichte wie flüssiges Wasser, daher könnte ihre Untersuchung uns helfen, das seltsame Verhalten von Wasser bei niedrigen Temperaturen zu verstehen.

von Lea Kran

Forscher haben eine völlig neue Form von Eis gefunden. Eis ist amorph, was bedeutet, dass es keine fein organisierte kristalline Struktur hat und helfen könnte, die Geheimnisse von flüssigem Wasser zu entschlüsseln.

Wir kannten bereits zwei Arten von amorphem Eis: High-Density und Low-Density. In der Mitte war ein Loch, und die Forscher dachten, es gäbe keine Möglichkeit, amorphes Eis mittlerer Dichte oder MDA herzustellen. Aber als Christoph Salzmann vom University College London und seine Kollegen normales Eis – das eine hexagonale Kristallstruktur hat – in einen Becher mit Stahlkugellagern legten, der auf -200 Grad Celsius (-328 Grad Fahrenheit) gekühlt wurde, erzeugten Scherkräfte, die durch das Gerangel erzeugt wurden. MDA.

„Es war eines dieser Experimente an einem Freitagnachmittag, wo man das machen und sehen kann, was passiert“, sagt Salzman. “Du dachtest naiv, dass nichts passieren würde, du könntest das Eis einfach in kleinere Stücke brechen. Aber zu unserer großen Überraschung ist etwas passiert.”

Das im Experiment erzeugte feine weiße Pulver hatte eine Dichte zwischen den beiden anderen bekannten Formen von amorphem Eis, etwa die gleiche wie die von flüssigem Wasser. Dies führte die Forscher zu der Vermutung, dass sich Wasser möglicherweise in einer sogenannten Glasphase befindet, einer Art von Materie, die sich auch bei extrem niedrigen Temperaturen weiterhin wie eine Flüssigkeit verhält – in kurzen Zeiträumen kann Glas wie ein Feststoff erscheinen, aber Für so kurze Zeiträume kann Glas wie ein Feststoff erscheinen. Länger fließt wie eine viskose Flüssigkeit.

Flüssiges Wasser, so gewöhnlich es auch klingen mag, birgt Geheimnisse, sobald es auf extrem niedrige Temperaturen abgekühlt wurde. Basierend auf der Lücke zwischen amorphem Eis niedriger und hoher Dichte schlugen die Forscher zuvor vor, dass unterkühltes Wasser tatsächlich gleichzeitig in zwei verschiedenen flüssigen Phasen existieren könnte, von denen eine über der anderen schwimmt, aber die Existenz von MDA stellt diese Idee in Frage .

„Es ist nicht kristallin wie normaler Schnee, Gesicht Eis, weißt du, und die Dichte ist die gleiche wie bei flüssigem Wasser, also ist die große Frage, was ist das für ein Zeug?“ sagt Salzmann. „Ich bin zuversichtlich, dass wir flüssiges Wasser besser verstehen werden, wenn wir lernen, was MDA ist.“

MDA könnte auch ein wichtiger Bestandteil der Eismonde des äußeren Sonnensystems sein. Diese fremden Welten sind aufgrund der Schwerkraft ihrer Wirtsplaneten starken Scherkräften ausgesetzt, die die richtigen Bedingungen für die MDA-Bildung schaffen können. Die Forscher fanden auch heraus, dass dieses Eis beim Erhitzen ungewöhnlich viel Wärme freisetzte, was einen erheblichen Einfluss auf die geologische Aktivität dieser Welten haben könnte.