У новому дослідженні, яке приголомшило наукову спільноту, вчені виявили, що вода у вигляді льоду в умовах глибокого космосу поводиться зовсім не так, як на Землі. Йдеться не лише про низькі температури — лід у міжзоряному просторі набуває незвичних фізичних властивостей, які ставлять під сумнів звичні уявлення про структуру матерії, а також мають пряме значення для розуміння процесів формування планет, комет і навіть можливостей існування життя в інших куточках Всесвіту.
Що відбулося?
Дослідники з Інституту астрономії Макса Планка (Німеччина) разом із колегами з NASA та ESA провели експерименти в умовах, максимально наближених до міжзоряного вакууму та температур — близько -260°C. Використовуючи спеціальні інфрачервоні спектрометри на борту космічного телескопа «Джеймс Вебб» та лабораторні установки на Землі, вчені спостерігали поведінку молекул води в умовах мікрогравітації.
Результати були приголомшливими: у цих екстремальних умовах лід не лише змінює свою кристалічну структуру, а й демонструє властивості, які раніше вважалися неможливими. Наприклад, він може переходити у стан, що водночас нагадує як тверду, так і рідку фазу — так звану «аморфну воду», яка здатна акумулювати енергію та змінювати свою форму без танення.
Що таке аморфний лід?
На Землі найпоширенішою є форма льоду, відома як лід Ih — кристалічний лід з правильною гексагональною структурою. Але у космосі переважає аморфний лід — неорганізована форма, що виникає при швидкому замерзанні води без формування кристалів. Цей тип льоду вперше було підтверджено в кометах, і тепер, завдяки новим дослідженням, виявлено його здатність до фазових переходів, які не фіксувалися раніше.
«Ми побачили, як лід на рівні молекул починає “перешіптуватися” сам з собою — це складно пояснити з позиції класичної фізики, але саме це і відбувається», — зазначив доктор Томас Грейсон, провідний автор дослідження.
Наслідки для астрономії та астрофізики
Це відкриття має глибокі наслідки для багатьох галузей космічної науки. По-перше, воно допомагає пояснити, чому у міжзоряному середовищі вода відіграє таку важливу роль у формуванні планетарних систем. Аморфний лід здатен затримувати інші леткі речовини, такі як метан, аміак і навіть органічні молекули — потенційні будівельні блоки життя.
По-друге, нові дані можуть кардинально змінити підхід до пошуку екзопланет з придатними умовами для життя. Якщо аморфний лід здатен вивільняти тепло чи утримувати молекули у стабільному стані, це відкриває нові можливості для підтримки хімічної активності навіть у найхолодніших частинах Всесвіту.
Практичне значення для майбутніх місій
Інженери NASA вже зацікавилися результатами цього дослідження, адже незвичні властивості льоду можуть бути використані в нових технологіях терморегуляції для космічних апаратів або створення ізоляційних матеріалів. Крім того, це знання допоможе краще підготувати місії до Юпітера, Сатурна та їхніх супутників, де також присутній лід у різних формах.
Висновок: Наука продовжує дивувати, і навіть такий, здавалося б, добре вивчений матеріал, як лід, ще має чимало таємниць. Зі зростанням можливостей космічних телескопів і лабораторій ми дедалі частіше отримуємо докази того, що Всесвіт складніший, цікавіший і загадковіший, ніж ми уявляли. І лід — холодний, мовчазний свідок еволюції галактик — щойно заговорив із нами новою мовою науки.