ค้นพบน้ำแข็งชนิดใหม่

12-07-2023

น้ำแข็งและอุปกรณ์สำหรับการบดแบบ Ball mill เพื่อสร้างน้ำแข็งอสัณฐานความหนาแน่นปานกลาง

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยคอลเลจลอนดอน (University College London) ค้นพบน้ำแข็งที่มีการจัดเรียงโครงสร้างโมเลกุลรูปแบบใหม่ โดยทั่วไปแล้ว น้ำแข็งเกิดขึ้นจากการจัดเรียงโมเลกุลน้ำเป็นโครงสร้างผลึกรูปหกเหลี่ยม (Hexagonal) และมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำในสถานะของเหลว โดยก่อนหน้านี้ มีการค้นพบรูปแบบผลึกของน้ำแข็งทั้งหมด 20 รูปแบบ และเป็นน้ำแข็งที่มีโครงสร้างอสัณฐานเพียง 2 ชนิดที่เรียกว่า น้ำแข็งอสัณฐานความหนาแน่นสูงและน้ำแข็งอสัณฐานความหนาแน่นต่ำ

เมื่อต้นปี 2566 มีการค้นพบน้ำแข็งชนิดใหม่ เรียกว่า น้ำแข็งอสัณฐานความหนาแน่นปานกลาง (Medium-density amorphous ice, MDA) ซึ่งมีความหนาแน่นใกล้เคียงกับน้ำในสถานะของเหลวมากที่สุดเท่าที่เคยค้นพบมา การค้นพบนี้เกิดขึ้นจากการนำน้ำแข็งมาผ่านกระบวนการบดแบบ Ball mill โดยใช้ลูกโลหะที่เย็นจัดถึง -200 องศาเซลเซียส เขย่าด้วยความถี่ 20 ครั้งต่อวินาที ทำให้โครงสร้างโมเลกุลของน้ำแข็งแตกตัวด้วยแรงกล จนได้เป็นน้ำแข็ง MDA ที่มีลักษณะเป็นผงสีขาวและมีคุณสมบัติต่างไปจากน้ำแข็งที่รู้จักมาก่อนหน้านี้ น้ำแข็งชนิด MDA นี้ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น จะเปลี่ยนโครงสร้างกลับมาเป็นโครงร่างผลึกดังเช่นน้ำแข็งทั่ว ๆ ไป พร้อมทั้งปล่อยพลังงานความร้อนออกมาในปริมาณมากจนน่าแปลกใจ นักวิจัยรวมถึงองค์การนาซาเชื่อว่า โครงสร้างน้ำแข็งรูปแบบนี้ อาจเป็นรูปแบบเดียวกันกับน้ำแข็งในห้วงอวกาศที่ไกลออกไป เช่น น้ำแข็งบนพื้นผิวดวงจันทร์ของดาวพฤหัส เช่น ยูโรปา (Europa) และแกนีมีด (Ganymede) ซึ่งหากเป็นโครงสร้างในรูปแบบเดียวกัน อาจนำไปสู่ความเข้าใจถึงการกำเนิดและการคงอยู่ของดวงจันทร์หรือดาวเคราะห์ในระบบสุริยะชั้นนอกได้มากยิ่งขึ้น