Аморфный лёд в космосе не такой, как мы думали: новая структура меняет законы физики

Учёные из Университетского колледжа Лондона представили новые данные о структуре аморфного льда, который, как оказалось, не является полностью неупорядоченным, как считалось ранее. Эти открытия могут привести к пересмотру научных представлений не только о водяном льде, но и о других аморфных материалах, имеющих важное значение для космических и технологических процессов.

Аморфный лёд низкой плотности (LDA), который встречается в космосе, был впервые обнаружен в 1930-х годах, а его более плотная версия — в 1980-х. Однако в 2023 году учёные во главе с Майклом Дэвисом из Лондонского университета представили результаты, которые изменили представление о его структуре.

Их моделирование показало, что аморфный лёд на самом деле содержит мельчайшие кристаллы, что делает его менее хаотичным, чем считалось ранее. Эта форма льда, которая встречается в космосе, играет важную роль в таких процессах, как формирование планет, эволюция галактик и движение материи в космосе.

Дэвис и его коллеги использовали компьютерное моделирование для изучения формы льда при охлаждении молекул воды до -120°C с разной скоростью. Эти эксперименты показали, что лёд, образующийся таким образом, имеет частично кристаллическую структуру, что указывает на то, что аморфный лёд не является полностью неупорядоченным. Это открытие ставит под сомнение устоявшиеся теории о космическом льде и его роли в космологических процессах.

Одним из интересных аспектов исследования является влияние аморфного льда на гипотезу панспермии — теорию о зарождении жизни на Земле благодаря молекулам, принесённым кометами. Однако, по словам Дэвиса, аморфный лёд, содержащий кристаллические элементы, может быть менее подходящим для транспортировки молекул, таких как аминокислоты, из которых развилась жизнь.

Несмотря на это, в аморфных областях льда могут задерживаться строительные блоки жизни, что подтверждает гипотезу о возможности их сохранения.

Кроме того, результаты работы имеют важное значение для будущих технологий, таких как органические светодиоды (OLED) и волоконная оптика. Исследования показывают, что аморфные материалы, подобные льду, могут быть полезны в этих технологиях, так как их стабильность и структура имеют большое значение для их эффективности.

Учёные также утверждают, что улучшение характеристик таких материалов, например, с помощью удаления мелких кристаллов, может привести к значительному прогрессу в технологических разработках.

Исследования, проведённые в рамках этого проекта, также могут стать важным шагом в понимании других аморфных веществ, таких как аморфный кремний, что открывает новые возможности для разработки сверхстабильных стекловидных материалов для использования в передовых технологиях.