Co potrafi lód w kosmosie? Sądziliśmy, że to niemożliwe

W przestrzeni kosmicznej woda nigdy nie pojawia się jako znana nam dobrze "tafla". Tam nie ma "cieczy". Wszystko dzieje się szybko i brutalnie – para natychmiast zamarza na skałach i asteroidach w temperaturze nawet -120 stopni Celsjusza. Dotąd byliśmy przekonani, że taki lód jest jak bezładna sterta porozrzucanych atomów – amorficzny, pozbawiony jakiejkolwiek struktury. Innymi słowy, chaos. Jednak nauka, jak to często bywa, postanowiła zrobić nam niespodziankę.

Symulacje komputerowe przeprowadzone przez Michaela Benedicta Daviesa i jego zespół z University College London ujawniły, że lód w kosmosie wcale nie jest naznaczony chaosem, jak wcześniej sądziliśmy. W pozornej strukturalnej anarchii kryją się regularne struktury, nanometrowe kryształy o ustalonym porządku.

Czego nie widać z Ziemi

Lód w kosmosie jest właściwie wszędzie. W obłokach pyłu, w kometach, na asteroidach. Ten sam lód, który my – arogancko i całkowicie błędnie – uważaliśmy za jedną wielką bezładną grudę. Fakt, że może mieć strukturę krystaliczną, zmusza nas do przemyślenia modeli powstawania i ewolucji struktur w kosmosie. Lodowe kryształy mogą podpowiadać nam, jak doszło do tego, że Układ Słoneczny wygląda tak, a nie inaczej.

Amorfizm, czyli brak uporządkowania strukturalnego, to rzecz istotna w fizyce. Światłowody, które pozwalają Ci teraz czytać ten tekst, działają właśnie dzięki amorficznej strukturze. Jeśli w takim materiale są choćby minimalne obszary krystaliczne, jego skuteczność spada. I to się zdarza w kablach światłowodowych. Natomiast odkrycie badaczy może doprowadzić do tego, że będziemy w stanie owe kryształy usuwać. Co dzięki temu uzyskamy? Jeszcze szybsze kable światłowodowe, jeszcze stabilniejsze połączenia i jeszcze niższe opóźnienia.

Czytaj dalej poniżej

Misja DART się udała, ale... mamy problem. Nie wszystko poszło świetnie Jakub Szczęsny

Oto jak teleskop Jamesa Webba świętuje trzecie urodziny. Fani kotów też się ucieszą Bartosz Gabiś

Odkrycie badaczy to także wartość dla całej nauki. Wiedząc, jak woda zachowuje się poza naszą planetą, zaczynamy naprawdę rozumieć, czym woda serio jest. Ziemia to tylko malutki obszar jej występowania, całkiem niecodzienny w obliczu prawideł, jakie rządzą ogromną większością przestrzeni.

Niby tylko woda...

Natomiast astrofizycy już zacierają ręce. Materiałoznawcy i inżynierowie już planują, jak wykorzystać tę wiedzę, żeby podkręcić parametry technologii. Zadowoleni natomiast nie będą ci naukowcy, którzy przez dekady budowali modele, ignorując subtelne struktury w kosmicznym lodzie. Ich praca wymaga teraz gruntownej rewizji.

Dla przeciętnego odbiorcy nauki to jednak czysty zysk. Właśnie dostaliśmy dowód, że nauka jest dużo ciekawszą substancją, która regularnie obala własne dogmaty.

Eksperymenty, które doprowadziły do odkrycia, polegały na symulacji i rzeczywistych próbach odwzorowania kosmicznych warunków. Najpierw komputerowe modele zamrażania wody, potem rzeczywiste eksperymenty z parą wodną na ultrazimnych powierzchniach. Wszystko po to, by pokazać, że proporcja struktury krystalicznej w amorficznym lodzie wynosi około 20%. To właśnie owe krystality – mające ledwie kilka nanometrów szerokości – są tutaj niesamowicie ważne.

Czytaj również: Sensacja na Marsie. Wiemy już co się stało z wodą

A teraz…?

Niewidzialne gołym okiem struktury mogą mieć wpływ na wszystko: od modeli powstawania planet i gwiazd, po to, jak skutecznie możemy przesyłać informacje na Ziemi. Nauka wydaje się czasami niedostępna i mocno hermetyczna, ale... bardzo często ma ogromny wpływ na nasze życie. I właśnie doczekaliśmy kolejnego takiego momentu.