Космический лед содержит крошечные кристаллы и не является полностью неупорядоченным веществом, как ранее предполагалось. Об этом говорят результаты исследования, проведенного учеными из Университетского колледжа Лондона и Кембриджского университета.
Лед в космосе отличается от кристаллической (высокоупорядоченной) формы льда на Земле. На протяжении десятилетий ученые предполагали, что он является полностью аморфным (без структуры), а более низкие температуры означают, что у него недостаточно энергии для образования кристаллов при замерзании.
Однако вполне возможно, что это точка зрения не совсем корректна. Группа британских ученых исследовала наиболее распространенную форму льда во Вселенной — аморфный лед низкой плотности, который существует в кометах, на ледяных лунах и в облаках пыли, где формируются звезды и планеты. Для этого они использовали как результаты компьютерного моделирования, так и эксперименты, в ходе которых создавался настоящий аморфный лед низкой плотностью. Так же применялись разные методы: от осаждения водяного пара на чрезвычайно холодную поверхность (подобно тому, как лед образуется на пылевых зернах в межзвездных облаках) до нагрева так называемого аморфного льда высокой плотности (льда, который был раздроблен при чрезвычайно низких температурах).
Ученые обнаружили, что компьютерные модели лучше всего соответствуют льду, который не является полностью аморфным, а содержит крошечные кристаллы шириной около трех нанометров (это немного шире одной нити ДНК), встроенные в его беспорядочные структуры.
В ходе экспериментов ученые также рекристаллизовали (т. е. нагрели) реальные образцы аморфного льда. Им удалось установить, что конечная кристаллическая структура варьировалась в зависимости от того, как образовался аморфный лед. Исследователи пришли к выводу, что если бы лед был полностью аморфным (полностью неупорядоченным), он не сохранил бы никаких следов своей прежней формы.
Это открытие важно, поскольку лед участвует во многих космологических процессах, например, в формировании планет, эволюции галактик и движении материи во Вселенной. Полученные результаты также имеют значение для теории панспермии, согласно которой строительные блоки жизни были доставлены на Землю кометами вместе с аморфным льдом низкой плотности. По словам ученых, исследование показывает, что этот лед был бы менее подходящим материалом для транспортировки молекул, составляющих основу жизни. Это связано с тем, что частично кристаллическая структура имеет меньше пространства, в которое могут встраиваться органические ингредиенты. Однако теория все же может оказаться верной, поскольку во льду есть аморфные области, в которых строительные блоки жизни могут задерживаться и храниться.
Полученные результаты также могут пригодиться при разработке передовых технологий, например, оптоволокна. Для выполнения своей функции оно должно быть аморфными, или неупорядоченными. Если ученым удастся найти способ удаления содержащихся в нем крошечных кристалликов, это улучшит его характеристики.
По материалам Phys.org
