Tạo ra loại băng mới có mật độ như nước lỏng
Các nhà nghiên cứu từ Đại học College London tạo ra một dạng băng chưa từng thấy có thể làm sáng tỏ những bí ẩn của nước ở thể lỏng.
Khi nước đóng băng một cách tự nhiên trên Trái đất, các phân tử của nó xếp chồng lên nhau thành một cấu trúc tinh thể có tổ chức. Lớp băng kết tinh này là một trong những đặc điểm kỳ lạ của H2O, vì nó nổi trên mặt nước lỏng ở trạng thái rắn chứ không chìm. Nguyên nhân là do những khoảng trống tương đối lớn trong cấu trúc tinh thể của nước đá, so với các vật liệu khác tạo thành cấu trúc đặc hơn khi chúng kết tinh.
Tuy nhiên, nếu thao tác đúng cách, nước lỏng cũng có thể đóng băng ở trạng thái vô định hình hay vô tổ chức. Chúng ta đã biết về hai loại băng vô định hình: mật độ cao và mật độ thấp. Có một khoảng trống ở giữa mà các nhà nghiên cứu nghĩ rằng không có cách nào để tạo ra băng vô định hình mật độ trung bình, hay MDA, nhưng khi Giáo sư vật lý hóa học Christoph Salzmann và các đồng nghiệp tại Đại học College London của Anh đặt đá thông thường - có cấu trúc tinh thể hình lục giác - vào một chiếc cốc có các ổ bi thép được làm lạnh đến -200°C, điều kỳ lạ đã xảy ra.
Thí nghiệm tạo ra MDA trước sự kinh ngạc của mọi người. Nó có mật độ nằm giữa hai dạng băng vô định hình đã biết, gần như chính xác với mật độ của nước lỏng, theo nghiên cứu xuất bản trên tạp chí Science hôm 2/2.
Băng vô định hình mật độ trung bình được tạo ra bằng cách cho băng thông thường tiếp xúc với các ổ bi thép rất lạnh. (Ảnh: Christoph Salzmann).
Dạng băng mới hình thành ở nhiệt độ -196°C. Nó có mật độ 1,06g/cm3, để so sánh, nước có mật độ 1g/cm3. Ngoài ra, nó còn có một số tính chất kỳ lạ, chẳng hạn như khi các nhà nghiên cứu nén và làm nóng băng vô định hình mật độ trung bình đến -120°C, nó kết tinh lại và giải phóng một lượng nhiệt lớn.
"Với các dạng băng vô định hình khác, nếu bạn nén chúng và giải phóng áp suất, không có gì xảy ra. Nhưng MDA bằng cách nào đó có khả năng lưu trữ năng lượng cơ học và giải phóng nó thông qua quá trình đốt nóng", Salzmann giải thích.
Nhóm nghiên cứu gợi ý rằng MDA có thể là nước ở dạng "pha thủy tinh", một dạng vật chất tiếp tục hoạt động giống như chất lỏng ngay cả ở nhiệt độ cực thấp (trong khoảng thời gian ngắn, thủy tinh có thể xuất hiện ở thể rắn, nhưng trong khoảng thời gian dài hơn nó chảy như một chất lỏng nhớt).
Nước lỏng trông có vẻ bình thường nhưng chứa những bí ẩn khi nó được làm lạnh đến nhiệt độ cực thấp. Dựa trên khoảng cách giữa băng vô định hình mật độ thấp và mật độ cao, các nhà khoa học trước đây từng suy đoán nước siêu lạnh có thể thực sự tồn tại ở hai pha lỏng khác nhau cùng lúc, với một pha nổi trên pha kia, nhưng sự tồn tại của MDA khiến ý tưởng này bị nghi ngờ.
"MDA không phải dạng kết tinh như băng thông thường và có mật độ giống như nước lỏng, vì vậy nó đặt một câu hỏi lớn: thứ này là gì?", Salzmann nói thêm. "Tôi tin rằng nếu có thể tìm ra MDA là gì, chúng ta sẽ hiểu rõ hơn về nước ở thể lỏng".
MDA có thể là một thành phần quan trọng trên các mặt trăng băng giá của các hành tinh khí khổng lồ trong hệ Mặt Trời. Những thế giới kỳ lạ này chịu lực kéo cực mạnh do lực hấp dẫn của hành tinh chủ, điều đó có thể tạo điều kiện thích hợp để MDA hình thành. Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng khi lớp băng này nóng lên, nó giải phóng một lượng nhiệt phi thường, có thể gây ảnh hưởng lớn đến hoạt động địa chất của những thế giới đó.
Khí quyển Trái Đất gồm những tầng nào
Bầu khí quyển của Trái Đất bao gồm nhiều lớp với những đặc điểm riêng biệt, trong đó tầng ngoài cùng đang dần tan biến vào vùng không gian liên hành tinh.
Top 7 đặc điểm đột biến độc đáo trên cơ thể mà rất ít dân số trên thế giới may mắn sở hữu
Kiểm tra ngay thử xem cơ thể mình có sở hữu đặc điểm nào dưới đây không nhé!
Máy bay rơi 35 năm trước khiến 500 người thiệt mạng bỗng hạ cánh xuống sân bay Nhật Bản gây hoang mang cực độ
Chỉ vài phút ngắn ngủi xuất hiện trên bản đồ bay nhưng JL123 đã khiến nhiều người không khỏi rùng mình, bởi lẽ đây là chiếc máy bay đã gặp tai nạn cách đây 35 năm, khiến hơn 500 người thiệt mạng.
9 điều về bản thân mà chúng ta không hề biết
Qua nhiều năm nghiên cứu, các nhà khoa học đã đi đến những kết luận rất thú vị về con người, có thể khiến bạn phải thốt lên "Hóa ra là như vậy".
Thành phố nghìn năm không trồng nổi 1 cây xanh: Thưởng 1 tỷ cho ai "giải cứu" thành công
Dù người dân đã thử nhiều cách, cây xanh vẫn không thể sinh sôi tại thành phố này. Chính quyền đã treo giải thưởng rất lớn nhưng dường như "bài toán" khó này vẫn chưa có lời giải.
Sự thật về khách sạn bí ẩn 33 năm không có một vị khách dù có quy mô cực kỳ hoành tráng
Cho đến nay, khách sạn này vẫn tiếp tục được gắn liền với cái tên "khách sạn của ngày tận thế".
