Sıvı suya diğer buzlardan daha çok benzeyen ve daha önce tanımlanmamış bir buz türü, bilim insanları tarafından normal donmuş suyun aşırı soğuk çelik bilyelerden oluşan bir kavanozda çalkalanmasıyla keşfedildi. Bu, Dünya’daki ortamda bulunmayan amorf buzdur. Bunun nedeni, atomlarının düzenli bir şekilde tekrar eden kristal bir yapıda sıralanmaması, bunun yerine atomik bir karmaşa halinde karmakarışık olmasıdır.
Ancak ekibin bilyalı öğütme ile testler yaparak oluşturduğu amorf buz, şimdiye kadar gözlemlenen hiçbir amorf buza benzemiyor. Tipik olarak amorf buzun yoğunluğu santimetreküp başına 0,94 gram ile santimetreküp başına 1,13 gram arasındadır.
Yeni buz, santimetreküp başına 1 gram yoğunluğa sahip olan suya santimetreküp başına 1,06 gram ile oldukça yakın.
Bu yeni tür amorf buza (MDA), daha önce İngiltere’deki University College London’da görev yapmış olan kimyager Alexander Rosu-Finsen liderliğindeki araştırmacılar tarafından orta yoğunluklu adı verildi.
“Tüm yaşamın temeli sudur. Yaşamımız için gereklidir ve onu aramak için uzay araçları gönderiyoruz, ancak bilimsel açıdan bakıldığında yeterince anlaşılamamıştır” diyor University College London’dan kimyager Christoph Salzmann.
“Bildiğimiz 20 farklı kristal buz türü var, ancak şimdiye kadar sadece iki ana amorf buz türü – yüksek yoğunluklu ve düşük yoğunluklu amorf buzlar – tespit edildi. Aralarında önemli bir yoğunluk farkı vardır ve geleneksel düşünceye göre bu bölgede buz bulunamaz” diye açıklıyor Salzmann.
Araştırmamız, MDA’nın yoğunluğunun bu yoğunluk boşluğuna mükemmel bir şekilde düştüğünü göstermektedir ve bu sonuç, sıvı suyu ve onun birçok anormalliğini nasıl algıladığımız konusunda önemli sonuçlar doğurabilir.
Su gariptir, lafı dolandırmaya gerek yok. Çok yaygın ve hayatta kalmamız için gerekli olduğu için nadiren üzerinde düşünürüz, ancak diğer sıvılardan farklı davranır.
Evrensel bir çözücüdür, yani diğer birçok kimyasal içinde kolayca çözünür. Hem kaynama noktası hem de yüzey gerilimi diğer sıvılarla karşılaştırıldığında özellikle yüksektir.
En tuhaf yönü muhtemelen soğutma koşulları altındaki yoğunluğudur çünkü çoğu sıvı donduğunda daha yoğun hale gelir. Buna karşılık, su yoğunluğunu kaybeder ve su buzu genel olarak sudan daha az yoğun hale gelir. Buz kristalleri bu nedenle içeceğinizin içinde yüzer.
Ancak, tüm buzlar eşit değildir. Dünya üzerinde buz, doğal olarak atomlarının tekrar eden altıgen düzenlemelerine sahip kristaller oluşturur. Bu nedenle kar taneleri genellikle altıgen şekle sahiptir.
Bununla birlikte, atomlar hareket etmek ve kristal bir yapı oluşturmak için yeterli termal enerjiyi muhafaza etmediğinden, buz tipik olarak uzayın yakın boşluğunda amorftur.
Su hakkındaki anlayışımız büyük ölçüde amorf buzdaki yoğunluk boşluğu üzerine kurulmuştur. Gerçekte, daha önceki çalışmalara ve simülasyonlara göre, bu bölünme suyun son derece düşük sıcaklıklarda iki ayrı sıvı olarak var olduğunu, hatta doğru koşullar altında karışmak yerine yağ ve su gibi bir arada bulunabileceğini gösterebilir. Hey, su daha garip başarılara da imza atmıştır.
Ancak daha sonra Rosu-Finsen ve arkadaşları bazı çelik bilyeler elde etmeyi başardılar. Malzemelerin öğütülmesi veya karıştırılması için yaygın bir endüstriyel yöntem bilyalı değirmendir.
Bilim insanları normal su buzu eklediler, karışımı karıştırdılar ve ardından bir öğütme kavanozunu -200 santigrat dereceye kadar soğutmak için sıvı nitrojen kullandılar.
Rosu-Finsen şöyle hatırlıyor: “Buzu uzun süre deli gibi salladık ve kristal yapısını kırdık. “Küçük buz parçalarından ziyade, şaşırtıcı niteliklere sahip yepyeni bir nesne yarattığımızı fark ettik.”
Bu özelliklerin ne anlama geldiği henüz tam olarak belli değil. Araştırmacılara göre, MDA sıvı suyun “camsı” bir hali olabilir. Cam, amorf bir katı örneğidir ve doğada oluşan amorf buzun aksine, esasen sıvı silikon dioksitin katı bir versiyonudur. Bununla birlikte, MDA sadece ciddi şekilde kesilmiş kristal buz da olabilir.
Bu, MDA’nın resme nasıl uyduğunu anlamak için mevcut su teorilerimizin yeniden incelenmesi gerektiği anlamına geliyor. Bununla birlikte, evrendeki su buzunun bazı davranışlarını tanımlamada umut vaat ettiğini göstermiştir.
MDA, yeniden kristalleştiğinde ne olacağını görmek için deney sırasında sıkıştırıldı ve ısıtıldı. Bu işlem sırasında çok büyük miktarda enerjinin açığa çıktığını keşfettiler; bu da MDA’nın Jovian uydusu Ganymede gibi buzla kaplı gezegenlerdeki tektonik aktiviteye katkıda bulunabileceğini gösteriyor.
Ayrıca bu keşif, suyun özelliklerine ilişkin yapılacak çalışmalar ve araştırmalar için de bir yol gösteriyor. University College London’dan kimyager Sella, “Stop-motion’a benzeyen su üretmenin mümkün olduğunu gösterdik” diyor.
Kaynak: Sciencealert – science.org/doi/10.1126/science.abq2105
