Pesquisadores do UNLV descobriram uma nova forma de gelo, redefinindo as propriedades da água em altas pressões.
A água sólida, ou gelo, é como muitos outros materiais, pois pode formar diferentes materiais sólidos com base em condições variáveis de temperatura e pressão, como diamante formando carbono ou grafite. No entanto, a água é excepcional neste aspecto, pois existem pelo menos 20 formas sólidas de gelo conhecidas por nós.
Uma equipe de cientistas trabalhando no Nevada Extreme Conditions Lab da UNLV foi pioneira em um novo método para medir as propriedades da água sob alta pressão. A amostra de água foi primeiro espremida entre as pontas de dois diamantes opostos – congelando em vários cristais de gelo misturados. O gelo foi então submetido a uma técnica de aquecimento a laser que o derreteu temporariamente antes de se transformar rapidamente em uma coleção de minúsculos cristais em forma de pó.
Ao aumentar a pressão de forma incremental e explodi-la periodicamente com o feixe de laser, a equipe observou o gelo da água fazer a transição de uma fase cúbica conhecida, Ice-VII, para a fase intermediária e tetragonal recém-descoberta, Ice-VIIt, antes estabelecendo-se em outra fase conhecida, Ice-X.
Zach Grande, Ph.D da UNLV. estudante, liderou o trabalho que também demonstrou que a transição para o Ice-X, quando a água endurece agressivamente, ocorre a pressões muito mais baixas do que se pensava anteriormente.
Embora seja improvável que encontremos essa nova fase de gelo em qualquer lugar da superfície da Terra, é provável que seja um ingrediente comum no manto da Terra, bem como em grandes luas e planetas ricos em água fora do nosso sistema solar.
As descobertas da equipe foram relatadas na edição de 17 de março da revista Physical Review B.
A equipe de pesquisa vinha trabalhando para entender o comportamento da água de alta pressão que pode estar presente no interior de planetas distantes.
Para fazer isso, Grande e o físico da UNLV Ashkan Salamat colocaram uma amostra de água entre as pontas de dois diamantes de corte redondo conhecidos como células de bigorna de diamante, uma característica padrão no campo da física de alta pressão. Aplicar um pouco de força aos diamantes permitiu aos pesquisadores recriar pressões tão altas quanto as encontradas no centro da Terra.
Ao espremer a amostra de água entre esses diamantes, os cientistas conduziram os átomos de oxigênio e hidrogênio em uma variedade de arranjos diferentes, incluindo o arranjo recém-descoberto, Ice-VIit.
A primeira técnica de aquecimento a laser não apenas permitiu que os cientistas observassem uma nova fase do gelo de água, mas a equipe também descobriu que a transição para o Ice-X ocorreu em pressões quase três vezes menores do que se pensava anteriormente – em 300.000 atmosferas em vez de 1 milhão. Essa transição tem sido um tema altamente debatido na comunidade por várias décadas.
“O trabalho de Zach demonstrou que essa transformação para um estado iônico ocorre em pressões muito, muito mais baixas do que se pensava antes”, disse Salamat. “É a peça que faltava e as medições mais precisas já feitas na água nessas condições.”
O trabalho também recalibra nossa compreensão da composição dos exoplanetas, acrescentou Salamat. Os pesquisadores levantam a hipótese de que a fase Ice-VIIt do gelo pode existir em abundância na crosta e no manto superior de planetas ricos em água esperados fora do nosso sistema solar, o que significa que eles podem ter condições habitáveis para a vida.
“Transições de simetria acionadas por pressão em gelo denso de H2O”, foi publicado na revista Physical Review B.
Achou útil essa informação? Compartilhe com seus amigos! ?
Deixe-nos a sua opinião aqui nos comentários.
