Bilim İnsanları Oda Sıcaklığında Suyu Buza Nasıl Dönüştürdü
“Ice XXI”, Titan veya Ganymede’de bulunan buzdan daha karmaşık bir kristal yapıya sahip, tamamen yeni bir buz evresidir.
Günlük hayatımızda bu kadar yaygın olmasına rağmen, bilim insanlarının buz hakkında henüz cevaplayamadığı şaşırtıcı derecede uzun bir soru listesi var : buzlu kahvede görülen suyun katı hali, dağların tepelerindeki buzlu tabaka ve elbette dünya dışı yüzeyler .
Şaşırtıcı bir şekilde, bilim insanları tamamen yeni buz türleri bulmaya devam ediyor ve buzun farklı ortamlarda nasıl oluştuğuna dair gizemi artırıyor.
Bilim insanları ekibi, oda sıcaklığında suyun hızla sıkıştırılmasıyla oluşan tamamen yeni bir buz fazı olan XXI buzunun keşfedildiğini bildirdi. Bu buz formunun özellikle ilgi çekici yanı, Titan ve Ganymede gibi buzlu uyduların içinde var olduğu düşünülen, daha önce bilinen bir buz türü olan VI buzunun basınç aralığında ortaya çıkmasıdır.
Buzlu yollar
Kimyasal açıdan bakıldığında, su, hidrojen ve oksijen gibi iki element içermesine rağmen, katı haldeyken oldukça çeşitli kristal yapılar oluşturabilir. Bilim insanları şimdiye kadar 20 farklı saf buz dizilimi keşfettiler; Roma rakamının da gösterdiği gibi, XXI numaralı buz 21. sıradadır.
Çalışmanın kıdemli yazarı ve KRISS araştırmacısı Geun Woo Lee, Avrupa XFEL ile yaptığı röportajda , “Böylesine basit bir malzemenin nasıl bu kadar çok farklı kristal fazı oluşturduğuna dair birçok soru var,” dedi . Bu nedenle araştırmacılar, “sudan buza kristalleşmenin ayrıntılı yollarını anlamak” istiyorlar.
Bu buz formlarını bulmak için araştırmacılar, farklı sıcaklık ve basınçlarla deneyler yaparak su moleküllerinin buza dönüştüğü çeşitli “yollar” belirlediler. Ekip, deney için VI numaralı buzu oluşturan basınç bölgesi içinde “gizli” bir yol keşfetti.
Lee, DESY’nin açıklamasında , “Suyun hızlı bir şekilde sıkıştırılması, daha yüksek basınçlara kadar sıvı kalmasını sağlar; bu basınçlarda zaten buz VI’ya dönüşmüş olması gerekir” açıklamasını yaptı .
Araştırmacılar, VI’ya giden bu yolda, buz XXI’in metastabil bir yapı olarak oluştuğunu, yani bir faz ile diğeri arasında hassas bir dengede kaldığını ve “başka bir buz formunun bu koşullarda daha stabil olmasına rağmen” bir süre varlığını sürdürdüğünü açıkladılar.
Dev X-ışınları devreye giriyor
Deney için araştırmacılar, normal hava basıncının 20.000 katı veya iki gigapaskal’a kadar aşırı basınç üretebilen, ” steroidli bir fındık kırıcı “ya benzeyen bir düzenek olan iki elmas örs hücresi ürettiler. Ekip, hücrelerdeki su moleküllerini tekrar tekrar sıkıştırıp gevşetirken, Avrupa XFEL’deki dev X-ışını lazerleri buzdaki her mikrosaniye değişimi yakaladı.
Daha sonra, DESY’deki bir parçacık hızlandırıcısı olan PETRA III’ü kullanarak, daha önce görülen hiçbir buz fazına benzemeyen, büyük ve tekrarlayan birimlerden oluşan tetragonal bir kristal olan XXI buzunun kesin yapısını belirlediler.
Çalışmanın ortak yazarı ve Almanya’daki DESY Merkezi’nde fizikçi olan Rachel Husband, “Bulgularımız, daha fazla sayıda yüksek sıcaklıkta metastabil buz fazı ve bunlarla ilişkili geçiş yollarının var olabileceğini gösteriyor,” diye ekledi. Husband, daha ileri araştırmaların “buzlu uyduların bileşimi hakkında yeni bilgiler” sunabileceğini söyledi.
Lee, “Su, evrendeki en gizemli maddelerden biri,” diye ekledi. “Bu kadar basit iki element neden birçok farklı faz türü oluşturuyor? Hâlâ farklı, [bilinmeyen] buz kristali fazları olduğunu düşünüyoruz; “bilinmeyen” derken henüz keşfedilmemiş demek istiyoruz, ama var olabilir.”
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: Bilim İnsanları Oda Sıcaklığında Suyu Buza Nasıl Dönüştürdü
Havada Asılı Nano Kümeler, Karanlık Maddenin Sırrını Çözebilir