น้ำแข็งประเภทแปลก ๆ ที่คิดว่าจะอยู่ลึกลงไปในมหาสมุทรของดาวเคราะห์ต่างดาวในที่สุดได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีอยู่จริง
เป็นครั้งแรกที่นักวิจัยมีสังเกตการเรียงลำดับของเฟสไฮบริดที่เรียกว่าน้ำแข็งพลาสติกโดยตรงซึ่งเป็นรูปแบบที่อุณหภูมิสูงและแรงกดดันและแสดงลักษณะของทั้งน้ำแข็งและน้ำของเหลว ข้อสังเกตรายงานวันที่ 12 กุมภาพันธ์ในธรรมชาติ,อาจช่วยให้นักวิจัยเข้าใจสถาปัตยกรรมภายในและกระบวนการของโลกอื่น ๆ ได้ดีขึ้นในระบบสุริยะของเราและที่อื่น ๆ ซึ่งบางอย่างอาจเป็นที่อยู่อาศัย
น้ำแข็งพลาสติกคือ“ สิ่งที่อยู่ตรงกลางระหว่างของเหลวและคริสตัลคุณสามารถจินตนาการได้ว่ามันนุ่มกว่าเมื่อคุณบีบมัน” นักฟิสิกส์ Livia Bove จาก Sapienza University of Rome กล่าว มันเรียกว่าน้ำแข็งพลาสติกเพราะมันขึ้นรูปหรือผิดรูปได้ง่ายกว่าน้ำแข็งผลึกทั่วไปแสดงให้เห็นว่านักวิทยาศาสตร์ที่มีคุณสมบัติเรียกว่าพลาสติกเธอกล่าว “ เหมือนบางสิ่งที่สามารถ [บีบ] ผ่านรูและออกมาแม้ว่ามันจะยังคงแข็งแกร่ง”
น้ำแข็งส่วนใหญ่บนพื้นผิวโลก - รวมถึงก้อนน้ำแข็งธารน้ำแข็งและหิมะ - ประกอบด้วยโมเลกุลของน้ำที่จัดเรียงในตาข่ายหกเหลี่ยมที่คล้ายกับรังผึ้ง นักวิทยาศาสตร์จำแนกน้ำแข็งทั่วไปนี้เป็น ICE LH แต่นอกเหนือจากน้ำแข็ง IH แล้วยังมีเฟสน้ำแข็งที่รู้จักกันอย่างน้อย 20 เฟสซึ่งก่อตัวขึ้นในสภาวะความดันและอุณหภูมิที่แตกต่างกัน ที่แรงกดดันสูงกว่า 20,000 บาร์ - หรือ 20,000 กิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตร - ขัดเงาน้ำแข็งบีบอัดเป็นน้ำแข็ง VII, polymorph ที่มีโครงสร้างหนาแน่นและหนาแน่นซึ่งโมเลกุลได้รับคำสั่งเหมือนลูกบาศก์ในลูกบาศก์ของรูบิค พบ ICE VIIมีต้นกำเนิดมาจากเสื้อคลุมของโลกและคิดว่าจะเกิดขึ้น- และแฟน ๆ ของ Kurt Vonnegut อาจสนใจที่จะได้ยินว่าIce IX ถูกค้นพบในปี 1996แม้ว่ามันจะขาดความสามารถที่น่ากลัวในการตรึงมหาสมุทรทั้งหมด
นอกจากนี้ยังมีขั้นตอนน้ำแข็งที่มีเพียงทฤษฎีที่มีอยู่ กว่า 15 ปีที่ผ่านมาการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์แสดงให้เห็นว่าเมื่อน้ำแข็ง VII ร้อนและถูกกดดันอย่างรุนแรงโมเลกุลของน้ำแต่ละตัวควรเริ่มหมุนได้อย่างอิสระราวกับว่าเป็นของเหลวในขณะที่ครอบครองตำแหน่งคงที่เช่นเดียวกับในของแข็ง เนื่องจากเฟสสมมุติฐานใช้โครงสร้างผลึกลูกบาศก์เดียวกับ ICE VII จึงกลายเป็นที่รู้จักกันในชื่อ Ice Ice VII แต่เนื่องจากการทดลองในการทดลองที่แรงกดดันสูงเช่นนี้เป็นไปไม่ได้ในเวลานั้นหลักฐานที่เป็นของแข็งของการดำรงอยู่ของนักวิทยาศาสตร์พลาสติกที่หลบหนีไปหลายปี
สำหรับการศึกษาใหม่ Bove และเพื่อนร่วมงานใช้เครื่องมือที่ค่อนข้างใหม่ที่สถาบัน Laue-Langevinใน Grenoble ประเทศฝรั่งเศสที่สามารถวัดการเคลื่อนไหวของโมเลกุลภายใต้แรงกดดันอย่างรุนแรง ในการทดลองพวกเขาชี้ลำแสงนิวตรอนที่ตัวอย่างน้ำและอยู่ภายใต้ตัวอย่างอุณหภูมิสูงถึง 326 ° C และแรงกดดันสูงถึง 60,000 บาร์ เมื่อนิวตรอนที่เข้ามามีปฏิสัมพันธ์กับโมเลกุลของน้ำในตัวอย่างพวกเขาได้รับหรือสูญเสียพลังงานขึ้นอยู่กับจำนวนโมเลกุลของน้ำที่เคลื่อนที่และหมุนไปก่อนที่จะกระจัดกระจายไปยังเครื่องตรวจจับ การวัดพลังงานของนิวตรอนที่กระจัดกระจายทำให้ทีมของ Bove สามารถอธิบายลักษณะการเคลื่อนไหวของโมเลกุลและระบุเฟสที่เกิดขึ้นได้
สูงกว่า 177 ° C และประมาณ 30,000 บาร์ - ประมาณ 28 เท่าของความดันที่จุดที่ลึกที่สุดในมหาสมุทรของโลก - ทีมของ Bove สังเกตระยะของน้ำแข็งที่มีตาข่ายคริสตัลลูกบาศก์ที่มีโมเลกุลของน้ำหมุนเร็วเท่ากับน้ำของเหลว พวกเขาระบุเฟสเป็นพลาสติกน้ำแข็ง VII ในที่สุดก็ยืนยันการมีอยู่ของมัน
อย่างไรก็ตามรายละเอียดที่สังเกตได้จากการคาดการณ์ แทนที่จะหมุนได้อย่างอิสระโมเลกุลของน้ำดูเหมือนจะหมุนได้ในการเคลื่อนไหวกระตุก เมื่อโมเลกุลหมุนพวกเขาทำลายพันธะไฮโดรเจนกับเพื่อนบ้านคนหนึ่งเท่านั้นที่จะหันและผูกพันกับอีกอย่างอย่างรวดเร็ว Bove อธิบาย
พลาสติกน้ำแข็ง VII อาจมีอยู่ในช่วงแรกของ Europa, Titan และดวงจันทร์น้ำแข็งอื่น ๆ ในระบบสุริยจักรวาลของเราก่อนที่น้ำทั้งหมดจะหนีออกมาจากการตกแต่งภายในแรงดันสูง การสังเกตใหม่สามารถช่วยให้นักวิจัยรวมเรื่องราวของดวงจันทร์เหล่านี้พัฒนาไปสู่โลกมหาสมุทรที่พวกเขาเป็นอยู่ทุกวันนี้เขากล่าว
และนอกเหนือจากระบบสุริยจักรวาลของเราน้ำแข็งที่แปลกประหลาดอาจพักผ่อนที่ด้านล่างของมหาสมุทรยักษ์บนดาวเคราะห์นอกระบบซึ่งบางส่วนมีความลึกหลายพันกิโลเมตรและอาจเป็นที่อยู่อาศัยได้ การตรวจสอบว่าน้ำแข็งพลาสติก VII ได้รวมเกลือไว้ในตาข่ายของมันอย่างง่ายดายสามารถช่วยตรวจสอบได้ว่าการปรากฏตัวของเฟสแปลก ๆ ช่วยเพิ่มการแลกเปลี่ยนเกลือระหว่างพื้นทะเลดาวเคราะห์นอกระบบและมหาสมุทรด้านบนเขากล่าว “ นั่นจะช่วยให้มหาสมุทรมีสารอาหารมากขึ้น”
