Véletlenül fedezték fel a jég új típusát brit vegyészek

A Cambridge-i Egyetem és a University College London vegyész kutatói nem kutatták a vízjég új formáit, mindössze az apró jégkristályok szerkezetét akarták tanulmányozni, amikor kísérletük végül mégis felfedezéssel zárult.

A jégnek két nagy típusa van szerkezetük szerint: a kristályos jégben a molekulák szabályos mintázatba rendeződnek, míg az amorf jégben rendezetlen alakzatban fordulnak elő, akárcsak a folyadékokban. Amorf anyagokat egy golyós őrlésnek nevezett módszerrel is létre lehet hozni, amely során egy acéledénybe helyezett fémgolyók segítségével őrlik apró részecskékre a kristályos szerkezeteket – ezt azonban jégre még sosem alkalmazták.

Amikor a brit kutatócsoport kipróbálta a jég golyós őrlését, megfigyelték, hogy a vízjég egy újfajta, amorf formáját sikerült létrehozni, amely az összes eddig ismert jégtípustól eltérően a folyékonyhoz hasonló sűrűségű volt, miközben halmazállapota a víz szilárd formájához hasonlított. Ezt az új jégtípust közepes sűrűségű amorf (MDA) jégnek nevezték el. Hogy molekuláris szinten is megértsék, számítógépes szimulációt alkalmaztak, és sikerült felállítani az új jégfajta atomi szintű modelljét.

Eddig két típusa volt az amorf jégnek, a magas és az alacsony sűrűségű (vagyis HDA és LDA jég), és ez a sűrűségkülönbség a vízzel kapcsolatos ismereteink egyik sarokköve volt, mivel a folyékony víz sűrűsége valahol a kettő között van. Részben emiatt alakult ki a feltételezés, miszerint a víz két folyadékból áll, egy magas és egy alacsony sűrűségűből. Ahogy a kutatást vezető Christoph Salzmann elmondta, az eddigi tudásuk szerint a kettő közötti sűrűségi résben nem létezhet jég, így a most talált jégtípus felforgatja a kutatók folyékony vízről kialakított képét.

Nagy kérdés, hogy az MDA jég hol fordulhat elő a természetben. A Science-ben megjelent tanulmány szerint a nyíróerők kulcsfontosságúak voltak a létrehozásában, és a kutatók úgy gondolják, a közönséges jeget hasonló nyíróerők érhetik az olyan jeges holdakon, mint az Europa és a Ganymedes (Jupiter), a Titan (Szaturnusz) vagy a Triton (Neptunusz), a gázóriások által kifejtett árapályerők miatt.

Az MDA jégnek ráadásul egy olyan különös tulajdonsága is van, ami más jégformákra nem jellemző: kimutatták, hogy amikor az MDA visszakristályosodik közönséges jéggé, rendkívüli mennyiségű hőt szabadít fel, ami a kutatók szerint szerepet játszhat a tektonikus mozgások aktiválásában. Vagyis tágabb értelemben a felfedezés azt bizonyíthatja, hogy a víz nagy energiájú geofizikai anyag lehet.