Недавно обнаруженная форма солёного льда может существовать на поверхности лун Юпитера
AstroNews.ru - 28 Февраля 2023 16:56:59
Красные полосы, пересекающие поверхность Европы, одного из спутников Юпитера, бросаются в глаза. Учёные подозревают, что это замороженная смесь воды и солей.
Команда исследователей, возглавляемая Вашингтонским университетом, открыла новый тип твёрдых кристаллов, которые образуются при соединении воды и поваренной соли в условиях холода и высокого давления. Исследователи полагают, что новое вещество, созданное в лаборатории на Земле, может образовываться на поверхности и дне глубоких океанов водных миров.
Исследование опубликовано 20 февраля в Proceedings of the National Academy of Sciences.
«В наши дни редко случаются фундаментальные открытия в науке», – сказал ведущий автор Батист Журнано. – «Соль и вода очень хорошо известны в земных условиях. Но, помимо этого, мы находимся в полном неведении. И теперь у нас есть эти планетарные объекты, которые, вероятно, содержат соединения, знакомые нам, но в очень экзотических условиях. Мы должны переделать всю фундаментальную минералогическую науку, которую люди делали в 1800-х годах, но при высоком давлении и низкой температуре».
При низких температурах вода и соли соединяются, образуя жёсткую солёную ледяную решётку, известную как гидрат, удерживаемую на месте водородными связями. Единственный ранее известный гидрат хлорида натрия имел простую структуру с одной молекулой соли на каждые две молекулы воды.
Но два новых гидрата, обнаруженных при умеренных давлениях и низких температурах, разительно отличаются друг от друга. В одном содержится два хлорида натрия на каждые 17 молекул воды; в другом — один хлорид натрия на каждые 13 молекул воды. Это могло бы объяснить, почему сигнатуры с поверхности спутников Юпитера более водянистые, чем ожидалось.
Эксперимент включал сжатие крошечного количества солёной воды между двумя алмазами размером с песчинку, в результате чего давление жидкости в 25 000 раз превышало стандартное атмосферное. Прозрачные алмазы позволили команде наблюдать за процессом через микроскоп.
«Мы пытались измерить, как добавление соли изменит количество льда, которое мы могли бы получить, поскольку соль действует как антифриз», — сказал Батист. — «Удивительно, но когда мы надавили, то увидели, что эти кристаллы, которых мы не ожидали, начали расти. Это было очень удачное открытие».
Такие холодные условия с высоким давлением, созданные в лаборатории, были бы обычным явлением на спутниках Юпитера.
«Давление просто сближает молекулы друг с другом, поэтому меняется их взаимодействие — это главный двигатель разнообразия в обнаруженных нами кристаллических структурах», — сказал Журнано.
Одна из двух структур обнаруженных гидратов оставалась стабильной даже после сброса давления.
«Мы определили, что она остаётся стабильной при стандартном давлении примерно до минус 50°C. Так что, если у вас есть очень соленое озеро, например, в Антарктиде, которое может подвергаться воздействию таких температур, этот недавно открытый гидрат может присутствовать там», — сказал Журнано.