Нова форма солоного льоду може існувати на позаземних супутниках

Червоні смуги, що перетинають поверхню Європи, одного із супутників Юпітера , вражають. Вчені підозрюють, що це заморожена суміш води та солей, але її хімічний підпис залишається загадковим, оскільки вона не відповідає жодній відомій речовині на Землі. 

Дослідницька група під керівництвом Університету Вашингтона, можливо, розгадала головоломку, відкривши новий тип твердих кристалів, які утворюються, коли вода та кухонна сіль поєднуються в умовах холоду та високого тиску. Дослідники вважають, що нова речовина, створена в лабораторії на Землі, може утворюватися на поверхні та дні глибоких океанів цих світів.

У дослідженні, опублікованому 20 лютого в Proceedings of the National Academy of Sciences, повідомляється про нову комбінацію двох найпоширеніших речовин на Землі: води та хлориду натрію, або кухонної солі.

«Фундаментальні відкриття в науці сьогодні рідко трапляються», — сказав провідний автор Баптіст Журно, виконувач обов’язки доцента кафедри наук про Землю та космос. «Сіль і вода дуже добре відомі в земних умовах. Але крім цього, ми повністю в темряві. І тепер у нас є ці планетарні об’єкти, які, ймовірно, містять дуже знайомі нам сполуки, але в дуже екзотичних умовах. Ми повинні переробити всю фундаментальну мінералогічну науку, якою займалися люди в 1800-х роках, але за високого тиску та низької температури. Це захоплюючий час».

При низьких температурах вода й солі з’єднуються, утворюючи жорстку солону крижану решітку, відому як гідрат, яка утримується водневими зв’язками. Єдиний відомий раніше гідрат хлориду натрію мав просту структуру з однією молекулою солі на кожні дві молекули води.

Але два нових гідрати, знайдені при помірному тиску та низьких температурах, разюче відрізняються. На кожні 17 молекул води припадає два хлориди натрію; інший має один хлорид натрію на кожні 13 молекул води. Це могло б пояснити, чому сигнатури з поверхні супутників Юпітера є більш «водянистими», ніж очікувалося.

«Він має структуру, на яку чекали планетологи», — сказав Журно.

Відкриття нових типів солоного льоду має значення не лише для планетарної науки, але й для фізичної хімії та навіть енергетичних досліджень, які використовують гідрати для зберігання енергії, сказав Журно. Експеримент передбачав стиснення крихітного шматочка солоної води між двома діамантами розміром приблизно з піщинку, стискаючи рідину до 25 000 разів вище стандартного атмосферного тиску. Прозорі діаманти дозволили команді спостерігати за процесом через мікроскоп.

«Ми намагалися виміряти, як додавання солі змінить кількість льоду, який ми можемо отримати, оскільки сіль діє як антифриз», — сказав Баптіст. «На диво, коли ми чинили тиск, ми побачили, що ці кристали, яких ми не очікували, почали рости. Це було дуже випадкове відкриття».

Такі холодні умови під високим тиском, створені в лабораторії, були б звичайними для супутників Юпітера, де, на думку вчених, від 5 до 10 кілометрів льоду покривали б океани товщиною до кількох сотень кілометрів, причому на дні можливі навіть більш щільні форми льоду.