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과학자들은 새로운 형태의 얼음을 발견했습니다. 멀리 떨어져 있고 물이 풍부한 행성에서 흔히 볼 수 있습니다.

UNLV 물리학자들은 새로운 형태의 얼음 발견의 일환으로 다이아몬드 앤빌 셀(여기 사진)에서 새로운 레이저 가열 기술을 개척했습니다. 크레딧: 크리스 히긴스

이 발견은 멀리 떨어져 있고 물이 풍부한 행성에 대한 우리의 이해에 영향을 미칠 수 있습니다.

NLV 연구원들은 고압에서 물의 특성을 재정의하는 새로운 형태의 얼음을 발견했습니다.

고체 물 또는 얼음은 다이아몬드 탄소 또는 흑연을 형성하는 것과 같이 온도 및 압력 조건의 변화에 ​​따라 다른 고체를 형성할 수 있다는 점에서 다른 많은 물질과 같습니다. 그러나 우리에게 알려진 적어도 20개의 고체 형태의 얼음이 있기 때문에 물은 이 측면에서 예외적입니다.

네바다에 있는 UNLV의 극한 조건 연구소에서 일하는 과학자 팀은 고압에서 물의 특성을 측정하는 새로운 방법을 고안했습니다. 물 샘플은 먼저 다이아몬드의 반대쪽 끝 사이에서 압착되어 여러 혼합 얼음 결정으로 동결되었습니다. 그런 다음 얼음은 레이저 가열 기술을 적용하여 일시적으로 녹기 전에 가루 같은 작은 결정 클러스터로 빠르게 재형성되었습니다.

점차적으로 압력을 높이고 정기적으로 레이저 빔을 분사하여 팀은 물 얼음이 잘 알려진 입방체 상인 Ice-VII에서 새로 발견된 중간 및 4차 상인 Ice-VIIt으로 침전되기 전에 전이하는 것을 관찰했습니다. 또 다른 잘 알려진 단계인 Ice-X로 이동합니다.

Zach Grande, UNLV 박사 물이 굳어질 때 Ice-X로의 전환이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 낮은 압력에서 일어난다는 것을 보여주기도 했던 작업을 이끈 Taleb.

이 새로운 단계의 얼음이 지구 어디에서나 발견될 가능성은 거의 없지만 태양계 외부의 큰 위성과 물이 풍부한 행성뿐만 아니라 지구의 맨틀 내부에서도 공통적인 구성 요소일 가능성이 높습니다.

팀의 결과는 매거진 2022년 3월 17일호에 보고되었습니다. 물리적 검토 b.

테이크아웃

연구팀은 먼 행성의 내부에 존재할 수 있는 고압수의 거동을 이해하기 위해 노력하고 있습니다.

이를 위해 Grandi와 UNLV Ashkan Lammat의 물리학자는 고압 물리학 분야의 표준 기능인 다이아몬드 앤빌 셀로 알려진 두 개의 라운드 컷 다이아몬드 팁 사이에 물 샘플을 배치했습니다. 다이아몬드에 약간의 힘을 가하면 연구원들은 지구의 중심에 있는 압력만큼 높은 압력을 재현할 수 있었습니다.

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이 다이아몬드 사이의 물 샘플을 압축함으로써 과학자들은 새로 발견된 배열인 Ice-VIIt을 포함하여 산소와 수소 원자를 다양한 배열로 유도했습니다.

최초의 레이저 가열 기술을 통해 과학자들은 물 얼음의 새로운 단계를 관찰할 수 있었을 뿐만 아니라 Ice-X로의 전환이 이전에 생각했던 것보다 거의 3배 낮은 압력인 300,000에서 발생한다는 것을 발견했습니다. 100만 대신 대기. 이 전환은 수십 년 동안 사회에서 많은 논쟁의 주제였습니다.

“Zach의 연구는 이온 상태로의 이러한 전환이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 낮은 압력에서 발생한다는 것을 보여주었습니다.”라고 Salamat이 말했습니다. “그것은 누락된 조각이며 이러한 조건에서 물에 대한 가장 정확한 측정입니다.”

Salamat은 이 연구가 외계행성 형성에 대한 우리의 이해를 재조정한다고 덧붙였습니다. 연구원들은 얼음의 Ice-VIIt 단계가 태양계 외부에 투영된 물이 풍부한 행성의 지각과 상부 맨틀에 풍부하게 존재할 수 있으며, 이는 그들이 거주 가능한 조건을 가질 수 있음을 의미한다고 가정합니다.

참조: “조밀한 H의 압력 구동 대칭 전이2O ice” Zachary M. Grande, Si Hoy Pham, Dean Smith, John H. Boisfert, Qinliang Huang 및 Jesse S. 2022년 3월 17일 여기에서 사용 가능 물리적 검토 b.
DOI: 10.1103/ PhysRevB.105.104109

로렌스 리버모어 국립 연구소(Lawrence Livermore National Laboratory)의 공동 연구자들은 결합 재배열을 시뮬레이션하기 위해 대형 슈퍼컴퓨터를 사용하여 상전이가 실험에 의해 측정된 위치에서 정확히 발생해야 한다고 예측했습니다.

추가 협력자에는 UNLV 물리학자 Jason Stephen과 John Boasfert, UNLV 광물학자 Oliver Chuner, 그리고 Argonne National Laboratory와 University of Arizona의 과학자들이 포함됩니다.

Beom Soojin

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