محققان بهتازگی موفق به کشف دو شکل جدید از آب شور یخزده شدهاند که احتمالاً به آنها کمک خواهد کرد تا یکی از معماهای بزرگ قمرهای یخی منظومه شمسی را حل کنند.
دانشمندان میگویند اتمهای سدیم کلرید مرطوب – یا اصطلاحاً یخ آب شور – در مواجهه با فشاری بالاتر و دمایی پایینتر از آنچه بهطور طبیعی در زمین پیدا میشود، خود را به شکلی درمیآورند که پیشتر هرگز دیده نشده بود. در این ساختار نسبت مولکولهای آب از نمک بیشتر است.
این یافته میتواند ساختارهای شیمیایی عجیب سطح اروپا، قمر مشتری را که بیشتر از انتظار دانشمندان آبکی است، توضیح دهد. «باپتیست جورنو»، متخصص زمین و فضا از دانشگاه واشنگتن، میگوید: «نمک و آب روی زمین بسیار شناختهشدهاند، اما درباره سایر سیارهها چنین اطلاعاتی در اختیار نداریم. حالا این اشیای سیارهای را پیش روی خود میبینیم که ترکیباتی بسیار شبیه به سیاره ما دارند، اما خیلی سمیترند. [پس] باید تمام اطلاعات پایه درباره شناخت مواد معدنی را که در قرن ۱۸۰۰ بهدست آمده بود، با فشار بالاتر و دمای پایینتر بهروز کنیم. زمانه هیجانانگیزی است.»
آب شور یخزده در دمای پایین و فشار بالا چه شکلی دارد؟
زمانی که آب و نمک با افت دما یخ میزنند، مولکولها یک ساختار شبکهای محکم موسوم به هیدرات را تشکیل میدهند. روی زمین، این ساختار فقط یک شکل دارد: هر مولکول نمک به دو مولکول آب وصل میشود. اما روی قمرهایی مثل اروپا و گانیمید از مشتری و انسلادوس از زحل، شواهد دیگری مشاهده شده است.
در زیر یخهای سطحی این قمرها، اقیانوسهایی قرار گرفتهاند که مواد درون آنها دمای بسیار پایین و فشار بالایی را تحمل میکنند. محققان در آزمایشهایی این شرایط را شبیهسازی کردند و متوجه شدند که دو چینش جدید برای نمک و آب بهوجود میآید. در یکی از این چینشها برای هر ۱۷ مولکول آب ۲ مولکول نمک وجود دارد؛ در دیگری برای هر مولکول نمک ۱۳ مولکول آب دیده میشود. این یافتهها با آنچه از این اقمار یخی مشاهده شده است، سازگاری دارد.
محققان میگویند مهمترین مؤلفه در ایجاد این تفاوت، فشار است که باعث ایجاد اتصالهای تازه بین مولکولها میشود. بااینحال، حتی بدون فشار هم یکی از این چینشها در دمای منفی ۵۰ درجه سلسیوس خودنمایی میکند. در آینده قرار است تحقیقات بیشتری صورت بگیرد تا ببینیم این یافتهها میتوانند معمای قمرهای یخی را بهطور کامل حل کنند یا خیر. نتایج این پژوهش در مجله Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده است.
۲۲۷۲۲۷
