Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре

29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников.

Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с исключительной детализацией.

Для наблюдения за процессом формирования кристаллов использовались сверхбыстрые рентгеновские импульсы европейского XFEL, продолжительность которых составляет всего миллионную долю секунды. Благодаря этому ученым удалось создать своеобразные "видеоролики" роста льда и проследить, как вода при замерзании не всегда переходит напрямую из жидкого состояния в твердое. Иногда она образует редкую фазу - лед VI, а иногда проходит через промежуточные метастабильные состояния, одно из которых оказалось ранее неизвестным.

Новая фаза получила название лед XXI. Его плотность составляет около 1,413 г/см?, соответствуя давлению примерно 1,6 гигапаскаля. После формирования лед XXI не возвращается в предыдущую фазу, а постепенно переходит к более стабильным формам - льду VII и VI. Такое одностороннее превращение делает лед XXI метастабильным: он сохраняется некоторое время, несмотря на наличие более устойчивой структуры.

Чтобы понять механизмы на атомном уровне, ученые совместили эксперименты с моделированием молекулярной динамики, используя две компьютерные модели воды. При увеличении давления до 2 гигапаскалей внутренние структуры жидкости постепенно перестраиваются: молекулы переходят от конфигурации, характерной для льда VI, к структуре, присущей льду VII. Это помогает объяснить, почему вода способна формировать различные твердые фазы.

Процесс замерзания, как выяснилось, не является мгновенным. Вода проходит через промежуточные состояния, где молекулы частично упорядочены, прежде чем полностью сформировать кристалл. Важным фактором оказывается время - точный баланс между скоростью образования кристаллов и передачей энергии в жидкости. Для фиксации этих событий потребовались передовые рентгеновские технологии и эксперименты на установке PETRA III в DESY, которые подтвердили существование льда XXI и его необычно крупные повторяющиеся структурные элементы.

При медленном сжатии вода формирует обычные стабильные формы льда VI или VII, но при быстром сжатии она становится "сверхсжатой", временно сопротивляется замерзанию и образует экзотические структуры. Ученые считают, что аналогичные процессы могут происходить в недрах холодных лун, таких как Титан и Ганимед, где давление и температура достаточно высоки для появления необычных фаз льда.

<< Назад: Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

>> Вперед: Тихий сверхзвуковой самолет NASA X-59 29.10.2025

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Скука - двигатель перемен 09.03.2026

Современная жизнь редко оставляет человеку время на простое ощущение скуки. С развитием цифровых технологий и постоянным доступом к социальным сетям мы стремимся мгновенно развлекать себя, избегая пауз, когда ум может быть свободен от внешних раздражителей. Между тем, новое исследование показывает, что скука выполняет важную роль в психическом здоровье и может стимулировать личностное развитие. Часто скука воспринимается как негативное состояние, которое хочется немедленно устранить. Однако психологи отмечают, что именно моменты, когда человеку становится по-настоящему скучно, могут побудить к поиску нового хобби, пересмотру жизненных приоритетов или появлению свежих идей. Это состояние открывает пространство для саморефлексии и внутреннего роста. Исследователи из Университета Бата и Тринити-колледжа показали, что привычка уходить в социальные сети в моменты скуки мешает человеку достигать "максимальной скуки". В результате стимулируется лишь поверхностное отвлечение, которое не ...>>

Наушники Soundcore Space 2 09.03.2026

Современные пользователи все чаще ищут универсальные наушники, способные сочетать высокое качество звука, комфорт при длительном ношении и длительное время автономной работы. На выставке MWC 2026 компания Anker представила новую модель полноразмерных беспроводных наушников Soundcore Space 2, которая нацелена как на повседневное использование, так и на путешествия, предлагая обновленный дизайн и расширенные технические возможности по сравнению с предыдущей версией. Новинка получила более плавные линии чаш и легкий корпус весом 261 грамм, что обеспечивает комфорт даже при длительном прослушивании музыки. Для улучшения посадки и удобства производитель использовал мягкую пену с эффектом памяти, а эргономика наушников была протестирована на более чем 2000 профилях головы, что позволило достичь оптимального прилегания для большинства пользователей. Soundcore Space 2 будут доступны в трех цветовых вариантах: кремовый белый (Cream White), угольно-черный (Jet Black) и шалфейно-зеленый (Sa ...>>

Ритм сердца влияет на восприятие и чувства 08.03.2026

Связь между сердцем и мозгом выходит далеко за пределы привычного представления о том, что сердце просто качает кровь. Новые исследования показывают, что сердечный ритм способен прямо влиять на восприятие внешнего мира и на эмоциональное состояние человека, открывая уникальный диалог между физиологией и сознанием. Работа сердца делится на две основные фазы: систолу и диастолу. Во время систолы сердечная мышца сокращается и выталкивает кровь в сосуды, а при диастоле сердце расслабляется, позволяя крови вернуться внутрь. Хотя мозг не управляет каждой конкретной фазой сокращений, он регулирует частоту сердечных сокращений в зависимости от состояния организма: в стрессовой ситуации пульс учащается, а в спокойном состоянии снижается. Однако взаимодействие между сердцем и мозгом двустороннее: мозг реагирует на сигналы от сердца так же, как сердце откликается на команды мозга. Международная группа исследователей проанализировала мозговую активность в зависимости от сердечного цикла. Они ...>>

Молекулы ДНК как новые носители данных 08.03.2026

С ростом объемов цифровой информации ученые ищут новые методы хранения данных, способные сочетать высокую плотность, долговечность и энергоэффективность. Одним из самых перспективных направлений становится использование молекул ДНК - естественного носителя генетической информации, который способен сохранять данные в течение тысяч лет при подходящих условиях. Недавние исследования показывают, что ДНК может стать не только архивом, но и полноценным перезаписываемым носителем информации. Исследователи из Университета Миссури создали систему, позволяющую записывать, стирать и повторно записывать данные в молекулах ДНК. Ранее ДНК использовалась в основном для долговременного архивирования информации, что делало носитель одноразовым. Новый подход превращает молекулярный носитель в полноценный цифровой накопитель с возможностью редактирования содержимого. Принцип работы устройства основан на естественном "языке" ДНК: в отличие от обычных компьютеров, где данные кодируются последовательн ...>>

Получение кислорода из лунного грунта 07.03.2026

Освоение Луны требует решения множества задач, связанных с обеспечением жизнедеятельности и функционированием оборудования в условиях ограниченных ресурсов. Одной из ключевых проблем является доставка кислорода с Земли, что значительно увеличивает стоимость и сложность космических миссий. Новые технологии позволяют получать кислород непосредственно на поверхности Луны, открывая путь к автономным и долговременным экспедициям. В центре исследований NASA находится метод извлечения кислорода из лунного реголита - рыхлого слоя измельченных пород, покрывающего поверхность спутника. Реголит содержит значительное количество окислов, включая окись железа и диоксид кремния, которые являются потенциальным источником кислорода. По оценкам специалистов, до 40% массы реголита приходится на химически связанный кислород. Ключевым элементом технологии является электролиз расплавленного реголита. Процесс предполагает пропускание электрического тока через сильно нагретый материал, что приводит к вы ...>>

Случайная новость из Архива В Южной Корее запущен мощнейший в мире лазер 14.05.2021 Южнокорейские ученые создали мощнейшую в мире лазерную установку. Интенсивность импульсов установки равна всему падающему на Землю свету Солнца, сфокусированному в луч диаметром 10 микрон. Колоссальная энергия импульсов на микрометровой мишени позволит ставить эксперименты, которые помогут проникнуть в суть взаимодействия света и материи, что откроет дорогу для новых направлений в фундаментальной физике. Научные открытия польются рекой. Много лет подряд мощнейшим импульсным лазером оставалась установка в США - титаново-сапфировый лазер HERCULES в Университете штата Мичиган. На своем пике "Геркулес" развивал 10^22 Вт на см2. Исследователи из Центра релятивистской лазерной науки Южной Кореи (CoReLS) смогли на порядок превзойти это достижение и сообщили о создании импульсного лазера с мощностью 10^23 Вт на см2. Длительность импульсов таких лазеров очень и очень маленькая - всего несколько фемтосекунд, а размеры мишени в ширину в 50 раз меньше диаметра человеческого волоса и составляют 1,1 мкм. Для достижения рекордной интенсивности пришлось до предела усложнить оптическую систему фокусировки и очень точно контролировать волновой фронт импульсов. Например, в качестве зеркал были использованы так называемые деформирующие зеркала, которые компенсировали малейшие искажения при фокусировке импульсов. "Этот высокоинтенсивный лазер позволит нам в лаборатории исследовать астрофизические явления, такие как электрон-фотонное и фотон-фотонное рассеяние, - отметил Нам Чхан-хи (Chang Hee Nam), директор CoReLS и профессор Института науки и технологий Кванджу. - Мы можем использовать его для экспериментальной проверки и получения доступа к теоретическим идеям, некоторые из которых были впервые предложены почти столетие назад".

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026