Bilim adamları, Dünya’da doğal olarak oluşması muhtemel olmayan, ancak güneş sisteminin daha ilerisindeki buzlu aylarda bulunabilecek iki yeni tuzlu buz türü keşfettiler.
Washington Üniversitesi’nde Yer ve Uzay Bilimleri doçent yardımcısı Baptiste Journaux, “Bu yapılar daha önce açıklanan hiçbir şeye benzemiyor” dedi.
Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı’nın 20 Şubat sayısında Dr. Journaux ve meslektaşları, dünyada bulunan en yaygın iki maddenin yeni katı, buzlu kombinasyonlarını yarattılar: su ve daha çok sofra tuzu olarak bilinen sodyum klorür.
Yeni keşfedilen kristaller, tuzlu su düşük sıcaklıklara soğutulduğunda ve yüksek basınçta preslendiğinde beklenmedik bir şekilde oluştu.
Tuzlu su Dünya’da bol miktarda bulunur – sonuçta okyanusları doldurur – ve kimyagerler onun Dünya koşullarında nasıl davrandığını uzun zamandır biliyorlar. Bu gezegende dondurma nadiren tuzludur.
Aslında, sodyum klorür – her molekül bir sodyum atomu ve bir klor atomundan oluşur – genellikle ilk önce suyun donma sıcaklığını düşüren bir antifriz olarak düşünülür. Bu nedenle kar fırtınalarında yollara yayılır. Tuzlu su donduğunda, oluşan buz kristalleri saf sudan oluşur ve sodyum ve klorür iyonları kalan sıvıya atılır.
Yeterince soğuk sıcaklıklarda, kalan aşırı tuzlu su katılaşmaya başlar ve sert, sulu bir kristal veya hidrat olan hidrohalit oluşturur. Hidrohalit, her sodyum klorür için iki su molekülünden oluşur.
Geçtiğimiz birkaç on yılda, gezegen bilimcileri, dış güneş sisteminde buzlu kabuklarının altında sıvı su okyanusları olan bir dizi dünya keşfettiler. Bunlar, Jüpiter’in iki uydusu olan Europa ve Ganymede ile Satürn’ün iki uydusu olan Titan ve Enceladus’u içerir. doktor Journaux, bu dünyalardaki okyanusların donmasını önlemek için tuzun oynayabileceği rolü araştırmak istedi.
Bu koşulları yeniden oluşturmak için, bir tutam tuzlu su eksi 190 Fahrenheit dereceye kadar soğutuldu ve iki elmas parçası arasında, Dünya yüzeyindeki havanın normal inç kare başına 14.7 pound’luk basıncının 25.000 katına kadar sıkıştırıldı. bize karşı
Dr. Günlükler. “Dünyada gördüğümüze benzer bir şey, yani büyüdükçe buzdan dökülen tuzlar görmeyi bekliyorduk.”
Bunun yerine, antifriz dondu.
“Hiç beklemediğimiz bir anda ortaya çıkan yeni bir kristalimiz vardı” dedi Dr. Günlükler. “Yani bu çok rastgeleydi.”
Kristaller küçücüktü, en fazla bir inçin 1/250’si kadar ya da yaklaşık bir insan saçı genişliğindeydi.
Kristallerden yansıyan X-ışınları, bilim adamlarına iki yeni hidrat yarattıklarını gösterdi. Biri, her 17 su molekülü için iki sodyum klorür molekülünün kristal yapısına sahipti. Bu, yaklaşık eksi 100 Fahrenheit derecelik bir sıcaklıkta ve normal atmosferik basıncın 5.000 katı olan bir basınçta oluştu. Daha yüksek basınçlarda, her bir sodyum klorür molekülü için 13 su molekülü içeren, daha az tuzlu başka bir hidrat oluştu.
Bilim adamları ayrıca üçüncü bir formun kanıtlarını da gördüler, ancak iğne benzeri kristaller, kristal yapısını incelemek için çok inceydi. “Çok güzel” dedi Dr. Journaux, “ama o kadar ince ki verilere ulaşmak zor.”
Yeni hidratlar, Europa’daki bir gizemi açıklamaya yardımcı olabilir. 2019’da Hubble Uzay Teleskobu ile yapılan gözlemler, ay yüzeyinde sarımsı çizgiler halinde sodyum klorürü açıkça tanımladı. Saf tuz tanecikleri şeklinde var olma olasılığı çok düşük, ancak diğer gözlemler – yüzey tarafından emilen ve belirli bileşiklerin parmak izlerini belirleme işlevi gören kızılötesi ışık renkleri – iyi bilinen tuz hidratı olan hidrohalojenite dair ikna edici bir kanıt sunmadı.
Bilim adamları, atmosferik basıncın 5.000 katında oluşan yeni hidratın, basınç kaldırıldıktan sonra ve belki de eksi 40 derece Fahrenheit sıcaklıklarda sabit kaldığını gösterdi. Bu, bu hidratın Europa’da yeraltında oluşmuş olabileceğini ve yüzeye itilirse bu formda kalacağını düşündürür.
California Institute of Technology’de gezegen astronomisi profesörü olan Michael E. Brown, “Su buzu ile karıştırılmış bir tür malzeme olduğunu uzun zamandır biliyorduk,” dedi. Europa’da sodyum klorürü tanımlayan Hubble gözlemleri. “Ve uzun zamandır bunun aslında okyanusun iç kısmından gelen tuz olabileceğinden şüpheleniyorduk, ancak hiçbir zaman iyi bir eşleşme bulmayı başaramadık.” Belki de tuzun bu yeni şeklidir.”
Sodyum klorür “dünyadaki en basit ve en iyi anlaşılan şeylerden biridir” dedi Dr. Kahverengi. “Yine de Journaux, onun daha önce hiç görülmemiş yeni bir biçimini keşfetti.”
Hidratın stabilitesi ayrıca, potansiyel olarak daha büyük kristallerin büyümesine izin veren yüksek basınçlar olmadan yapmanın bir yolu olabileceğini düşündürür. Bu da, kızılötesi ışığın emilimini ölçecek ve daha sonra doğrudan Europa ölçümleriyle karşılaştıracak deneylere yol açabilir.
doktor Journaux, İngiltere’deki University College London’da kimya profesörü olan ve bu ay normal buzun çelik toplarla çalkalanmasıyla oluşan cam benzeri yeni bir su buzu formunu rapor eden bilim adamlarından biri olan Christoph Salzmann’a ulaştı.
Tuzlu sudan başlayarak, aynı teknik belki de yeni hidratı da üretebilir. “Kesinlikle deneyeceğiz” dedi Dr. tuzlu adam “Yeni hidrat düşük sıcaklıklarda kararlıysa, belki de bilyeli öğütme karışımı onu oluşturmak için yeterlidir.”
doktor Journaux, hidratın Dünya’da doğal olarak bile var olabileceğini söyledi. Antarktika’nın bazı bölgeleri yeterince soğuyacak ve hidrat tuzlu göllerde katılaşabilir.
Sodyum klorür başına 13 su molekülü içeren diğer hidrat, buz dünyalarının okyanuslarının dibinde bulunabilir, dedi Dr. Günlükler.
Önümüzdeki yıllarda birkaç robotik uzay aracı, birçok bilim insanının dünya dışı yaşam aramak için güneş sistemindeki en umut verici yerler olduğunu söylediği bu büyüleyici buzlu dünyaları incelemek için dış güneş sistemine uçacak. Avrupa Uzay Ajansı’nın Jüpiter Icy Moons Explorer’ın kısaltılmış bir versiyonu olan Juice misyonunun Nisan ayında başlaması planlanıyor. NASA, Satürn’ün en büyük ayı olan Titan’a doğru uçmak için 2026’da Europa ve Yusufçuk’u incelemek üzere Ekim 2024’te Europa Clipper uzay aracını fırlatmayı planlıyor.
Hidratlar, güneş parlamadığında veya rüzgar durduğunda kullanılmak üzere güneş panelleri ve rüzgar türbinleri tarafından üretilen enerjiyi depolamanın bir yolu bile olabilir. “Dolayısıyla bunun gerçek hayatta da bazı etkileri olabilir,” dedi Dr. Günlükler.
Washington Üniversitesi’nde Yer ve Uzay Bilimleri doçent yardımcısı Baptiste Journaux, “Bu yapılar daha önce açıklanan hiçbir şeye benzemiyor” dedi.
Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı’nın 20 Şubat sayısında Dr. Journaux ve meslektaşları, dünyada bulunan en yaygın iki maddenin yeni katı, buzlu kombinasyonlarını yarattılar: su ve daha çok sofra tuzu olarak bilinen sodyum klorür.
Yeni keşfedilen kristaller, tuzlu su düşük sıcaklıklara soğutulduğunda ve yüksek basınçta preslendiğinde beklenmedik bir şekilde oluştu.
Tuzlu su Dünya’da bol miktarda bulunur – sonuçta okyanusları doldurur – ve kimyagerler onun Dünya koşullarında nasıl davrandığını uzun zamandır biliyorlar. Bu gezegende dondurma nadiren tuzludur.
Aslında, sodyum klorür – her molekül bir sodyum atomu ve bir klor atomundan oluşur – genellikle ilk önce suyun donma sıcaklığını düşüren bir antifriz olarak düşünülür. Bu nedenle kar fırtınalarında yollara yayılır. Tuzlu su donduğunda, oluşan buz kristalleri saf sudan oluşur ve sodyum ve klorür iyonları kalan sıvıya atılır.
Yeterince soğuk sıcaklıklarda, kalan aşırı tuzlu su katılaşmaya başlar ve sert, sulu bir kristal veya hidrat olan hidrohalit oluşturur. Hidrohalit, her sodyum klorür için iki su molekülünden oluşur.
Geçtiğimiz birkaç on yılda, gezegen bilimcileri, dış güneş sisteminde buzlu kabuklarının altında sıvı su okyanusları olan bir dizi dünya keşfettiler. Bunlar, Jüpiter’in iki uydusu olan Europa ve Ganymede ile Satürn’ün iki uydusu olan Titan ve Enceladus’u içerir. doktor Journaux, bu dünyalardaki okyanusların donmasını önlemek için tuzun oynayabileceği rolü araştırmak istedi.
Bu koşulları yeniden oluşturmak için, bir tutam tuzlu su eksi 190 Fahrenheit dereceye kadar soğutuldu ve iki elmas parçası arasında, Dünya yüzeyindeki havanın normal inç kare başına 14.7 pound’luk basıncının 25.000 katına kadar sıkıştırıldı. bize karşı
Dr. Günlükler. “Dünyada gördüğümüze benzer bir şey, yani büyüdükçe buzdan dökülen tuzlar görmeyi bekliyorduk.”
Bunun yerine, antifriz dondu.
“Hiç beklemediğimiz bir anda ortaya çıkan yeni bir kristalimiz vardı” dedi Dr. Günlükler. “Yani bu çok rastgeleydi.”
Kristaller küçücüktü, en fazla bir inçin 1/250’si kadar ya da yaklaşık bir insan saçı genişliğindeydi.
Kristallerden yansıyan X-ışınları, bilim adamlarına iki yeni hidrat yarattıklarını gösterdi. Biri, her 17 su molekülü için iki sodyum klorür molekülünün kristal yapısına sahipti. Bu, yaklaşık eksi 100 Fahrenheit derecelik bir sıcaklıkta ve normal atmosferik basıncın 5.000 katı olan bir basınçta oluştu. Daha yüksek basınçlarda, her bir sodyum klorür molekülü için 13 su molekülü içeren, daha az tuzlu başka bir hidrat oluştu.
Bilim adamları ayrıca üçüncü bir formun kanıtlarını da gördüler, ancak iğne benzeri kristaller, kristal yapısını incelemek için çok inceydi. “Çok güzel” dedi Dr. Journaux, “ama o kadar ince ki verilere ulaşmak zor.”
Yeni hidratlar, Europa’daki bir gizemi açıklamaya yardımcı olabilir. 2019’da Hubble Uzay Teleskobu ile yapılan gözlemler, ay yüzeyinde sarımsı çizgiler halinde sodyum klorürü açıkça tanımladı. Saf tuz tanecikleri şeklinde var olma olasılığı çok düşük, ancak diğer gözlemler – yüzey tarafından emilen ve belirli bileşiklerin parmak izlerini belirleme işlevi gören kızılötesi ışık renkleri – iyi bilinen tuz hidratı olan hidrohalojenite dair ikna edici bir kanıt sunmadı.
Bilim adamları, atmosferik basıncın 5.000 katında oluşan yeni hidratın, basınç kaldırıldıktan sonra ve belki de eksi 40 derece Fahrenheit sıcaklıklarda sabit kaldığını gösterdi. Bu, bu hidratın Europa’da yeraltında oluşmuş olabileceğini ve yüzeye itilirse bu formda kalacağını düşündürür.
California Institute of Technology’de gezegen astronomisi profesörü olan Michael E. Brown, “Su buzu ile karıştırılmış bir tür malzeme olduğunu uzun zamandır biliyorduk,” dedi. Europa’da sodyum klorürü tanımlayan Hubble gözlemleri. “Ve uzun zamandır bunun aslında okyanusun iç kısmından gelen tuz olabileceğinden şüpheleniyorduk, ancak hiçbir zaman iyi bir eşleşme bulmayı başaramadık.” Belki de tuzun bu yeni şeklidir.”
Sodyum klorür “dünyadaki en basit ve en iyi anlaşılan şeylerden biridir” dedi Dr. Kahverengi. “Yine de Journaux, onun daha önce hiç görülmemiş yeni bir biçimini keşfetti.”
Hidratın stabilitesi ayrıca, potansiyel olarak daha büyük kristallerin büyümesine izin veren yüksek basınçlar olmadan yapmanın bir yolu olabileceğini düşündürür. Bu da, kızılötesi ışığın emilimini ölçecek ve daha sonra doğrudan Europa ölçümleriyle karşılaştıracak deneylere yol açabilir.
doktor Journaux, İngiltere’deki University College London’da kimya profesörü olan ve bu ay normal buzun çelik toplarla çalkalanmasıyla oluşan cam benzeri yeni bir su buzu formunu rapor eden bilim adamlarından biri olan Christoph Salzmann’a ulaştı.
Tuzlu sudan başlayarak, aynı teknik belki de yeni hidratı da üretebilir. “Kesinlikle deneyeceğiz” dedi Dr. tuzlu adam “Yeni hidrat düşük sıcaklıklarda kararlıysa, belki de bilyeli öğütme karışımı onu oluşturmak için yeterlidir.”
doktor Journaux, hidratın Dünya’da doğal olarak bile var olabileceğini söyledi. Antarktika’nın bazı bölgeleri yeterince soğuyacak ve hidrat tuzlu göllerde katılaşabilir.
Sodyum klorür başına 13 su molekülü içeren diğer hidrat, buz dünyalarının okyanuslarının dibinde bulunabilir, dedi Dr. Günlükler.
Önümüzdeki yıllarda birkaç robotik uzay aracı, birçok bilim insanının dünya dışı yaşam aramak için güneş sistemindeki en umut verici yerler olduğunu söylediği bu büyüleyici buzlu dünyaları incelemek için dış güneş sistemine uçacak. Avrupa Uzay Ajansı’nın Jüpiter Icy Moons Explorer’ın kısaltılmış bir versiyonu olan Juice misyonunun Nisan ayında başlaması planlanıyor. NASA, Satürn’ün en büyük ayı olan Titan’a doğru uçmak için 2026’da Europa ve Yusufçuk’u incelemek üzere Ekim 2024’te Europa Clipper uzay aracını fırlatmayı planlıyor.
Hidratlar, güneş parlamadığında veya rüzgar durduğunda kullanılmak üzere güneş panelleri ve rüzgar türbinleri tarafından üretilen enerjiyi depolamanın bir yolu bile olabilir. “Dolayısıyla bunun gerçek hayatta da bazı etkileri olabilir,” dedi Dr. Günlükler.