Наука
Разное
28.11.2006, 00:00

Лёд-XI: Магнит из воды

Во Вселенной, в том числе и в Солнечной системе, должен быть широко представлен ферроэлектрический лед. Это недавно открытое состояние замерзшей воды, при котором она становится мощным источником магнитного поля.
Лёд-XI: Магнит из воды

Обыкновенная замерзшая вода, широко представленная на земле в виде льда и снега, на языке ученых называется «лед Ih». Буква «h» указывает на шестиугольную (hexagonal) форму образующихся в нем кристаллов. Эти кристаллы характеризуются хаотичной ориентацией атомов кислорода и водорода, входящих в состав молекул воды. Поэтому, несмотря на то, что каждая водяная молекула несете в себе небольшой электрический заряд, результирующее магнитное поле кристалла оказывается равным нулю (разнонаправленные магнитные поля молекул взаимно компенсируются). Однако при определенных условиях атомы кислорода и водорода могут выстроиться вдоль линий, образовав строго упорядоченную кристаллическую структуру, в которой все молекулы имеют одинаковую ориентацию. Тогда магнитные моменты отдельных молекул будут складываться, в результате чего кристалл станет генератором мощного магнитного поля. Это состояние воды называется ферроэлектрическим (сегнетоэлектрическим) льдом, или льдом XI.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Исследованием его свойств занялась команда американских и японских ученых. Говорит Хайме Фернандес-Бака (Jaime Fernandez-Baca) из Национальной лаборатории Оук-Ридж, один из участников проекта: «Вопрос о том, может ли ферроэлектрический лед существовать в стабильной форме при низких температурах, уже давно занимает ученых. Неоднократно высказывались предположения то том, что спонтанные электрические поля, которые может генерировать этот тип льда, играли важную роль в процессе формирования планет». «Ферроэлектрический лед мог также играть важную роль в эволюции пребиотических химических соединений, приведшей к возникновению жизни», — добавляет руководитель проекта Хироши Фуказава из японского Агентства по атомной энергетике.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

В ходе соответствующего эксперимента ученые взяли образец обыкновенного льда и внесли в него примеси, которые несколько изменяли характер образующихся кристаллов и тем самым способствовали их переходу в состояние льда XI. Образец стали постепенно охлаждать, попутно подвергая его облучению нейтронами. По характеру рассеивания нейтронов исследователи определяли структуру кристаллов льда. Выяснилось, что при наличии примесей процесс перехода льда из обыкновенного состояния в лед XI может происходить в течение нескольких сот часов. При этом лед XI остается стабильным в температурном диапазоне от 57 до 66 градусов Кельвина.

Подобные температуры характерны для поверхности Плутона и некоторых его спутников, а также для лун Сатурна и других небесных тел на внешних рубежах Солнечной системы. «Без добавления катализирующих примесей обыкновенный лед может превратиться в лед XI за 10 тыс. лет. Этот срок значительно превосходит отрезки времени, доступные для измерения в лабораториях, однако по астрономическим меркам это совсем недолго», — добавляет один из исследователей.