Creació de gel exòtic “espai exterior” al laboratori


Creació de gel exòtic

Imatge millorada d’una petita regió de l’escorça de gel prima i alterada de la lluna Europa de Júpiter presa l’any 1996 per la nau espacial Galileo de la NASA. Crèdit: NASA

La recerca de la vida més enllà de la Terra normalment se centra a buscar primer l’aigua, la base de la vida tal com la coneixem. Tant si l’aigua és un gas, un líquid o un sòlid, la seva presència i composició poden dir molt als investigadors sobre el planeta, la lluna, el cometa o l’asteroide on es detecta i si podria donar suport a la vida.

Perquè espai interestel·lar és tan fred i és principalment un buit, el aigua detectem de la Terra sol ser en forma de gel amorf, és a dir, el seu estructura atòmica no està ordenada en una xarxa cristal·lina com el gel a la Terra. Com es produeix la transició entre les fases de gel cristal·lí i amorf cossos gelats com Europa o als objectes del cinturó de Kuiper més enllà de Plutó, és difícil d’estudiar, tret que pugueu imitar el buit fred i fosc de l’espai exterior, sota una radiació intensa, en un laboratori.

Això és exactament en el que estan treballant científics del Laboratori Nacional d’Oak Ridge (ORNL) del Departament d’Energia dels Estats Units (DOE) i del Laboratori de Propulsió a Jet de la NASA a Pasadena, Califòrnia, a l’ORNL Spallation Neutron Source (SNS). Van baixar la temperatura d’una placa de safir d’un sol cristall a 25 K (uns menys 414 graus Fahrenheit), la van col·locar en una cambra de buit i van afegir només unes quantes molècules alhora d’aigua, en aquest cas, aigua pesada (D2O). al plat. Després van observar com l’estructura del gel canviava amb la temperatura variable abans que finalment es formés gel cristal·lí. A continuació, l’equip té previst simular els cossos gelats del sistema solar bombardejant la mostra amb radiació electrònica per determinar com això influeix en l’estructura del gel.

Creació de gel exòtic

Els científics van crear aquest exòtic gel de l'”espai exterior” congelant un corrent de molècules d’aigua pesada (D2O) en una placa de safir que es refreda a uns -414 graus F en una cambra de buit. Crèdit: ORNL/Genevieve Martin

“L’experiment va produir una capa de gel amorf similar al gel que constitueix la major part de l’aigua a tot l’univers”, va dir Chris Tulk, científic de dispersió de neutrons de l’ORNL. “Aquest és el mateix tipus de gel que es podria haver format a les regions extremadament fredes de la Lluna amb ombra permanent, a les regions polars de la lluna Europa de Júpiter i dins del material entre les estrelles de la nostra galàxia, conegut com a núvols moleculars densos. gran part del gel probablement s’hagi cristal·litzat als cossos més càlids, el gel fresc als cossos més freds i a l’espai profund probablement encara sigui amorf”.

Els científics esperen respondre preguntes com ara quina part del gel a la superfície d’Europa, la segona lluna més petita de Júpiter, podria ser gel amorf com a resultat de la irradiació de la superfície per partícules carregades produïdes pel camp magnètic de Júpiter.

“Aquesta informació ens podria ajudar a interpretar millor les dades científiques del Europa Clipper nau espacial i també proporcionen algunes pistes sobre com evoluciona el gel d’aigua a diverses parts de l’univers”, va dir Murthy Gudipati, científic d’investigació sènior de JPL. “Amb un data de llançament prevista per al 2024, l’objectiu de la missió Europa Clipper és avaluar l’habitabilitat d’Europa estudiant la seva atmosfera, superfície i interior, inclosa l’aigua líquida sota l’escorça gelada que podria donar suport a la vida”.

Els experiments inicials de l’equip es van realitzar al difractòmetre d’Espallation Neutrons and Pressure (SNAP) a SNS, un instrument que s’utilitza habitualment per a experiments d’alta pressió, però que els científics van configurar per imitar l’entorn de baixa pressió, fred extrem i alta radiació de l’espai. Els futurs experiments utilitzaran la dispersió de neutrons inelàstics a l’instrument VISION per estudiar la dinàmica del gel amorf a mesura que es forma. Els experiments també utilitzaran el bombardeig electrònic per estudiar els canvis en aquestes formes de gel exòtiques en un entorn de radiació espacial.


L’interior d’Europa pot ser prou calent com per alimentar els volcans del fons marí


Citació: Creating exotic ‘outer space’ ice in the lab (2021, 2 de juny) recuperat el 8 de maig de 2022 de https://phys.org/news/2021-06-exotic-outer-space-ice-lab.html

Aquest document està subjecte a drets d’autor. A part de qualsevol tracte just amb finalitats d’estudis o investigacions privats, no es pot reproduir cap part sense el permís per escrit. El contingut es proporciona només amb finalitats informatives.