1396/12/20

کشف ماده‌ای فضایی در قلب الماس: یخ۷ چیست؟

پژوهشگران تکه یخی را درون الماسی که از اعماق زمین استخراج شده بود، کشف کرده‌اند که مشابه آن تاکنون روی زمین دیده نشده بود. این یخ الگوی بلوری مکعبی دارد و «یخ۷» نام گرفته است.
کشف ماده‌ای فضایی در قلب الماس: یخ۷ چیست؟

پژوهشگران تکه یخی را درون الماسی که از اعماق زمین استخراج شده بود، کشف کرده‌اند که مشابه آن تاکنون روی زمین دیده نشده بود. این یخ الگوی بلوری مکعبی دارد و «یخ۷» نام گرفته است.
دانشمندان درون الماسی که از اعماق زمین استخراج شده بود، به‌طور کاملا تصادفی تکه‌های یخی را کشف کرده‌اند که از زمین نیست. نکته عجیب در مورد این یخ، آن است که شکل بلورهای آن پیش‌ازاین به‌صورت طبیعی در زمین مشاهده نشده بود.
جزئیات این کشف، پنج‌شنبه هفته گذشته در نشریه ساینس (Science) منتشر شد و پژوهشگران در قالب مقاله‌ای توضیح داده‌اند که چگونه این نمونه، اولین کشف از یخ ۷ (ice-VII) طبیعی در سیاره زمین است. این شکل از یخ، ممکن است طی فرایندهای آزمایشگاهی کنترل‌شده تولید شود، اما تاکنون هرگز در محیط طبیعی دیده نشده بود.
تفاوت یخ ۷ و یخ معمولی در این است که یخ۷ به میزان ۱٫۵ برابر از یخ معمولی، فشرده‌تر و چگال‌تر است و ساختار بلوری آن هم با یخ معمولی تفاوت دارد. در یخ معمولی که به «یخ ۱» هم شهرت دارد، اتم‌های اکسیژن در آرایشی شش‌ضلعی قرار دارند، ولی در یخ ۷، اتم‌های اکسیژن در آرایش مکعبی کنار هم قرار گرفته‌اند.
الیور شاونر (Oliver Tschauner) ،استاد علوم زمین در دانشگاه نوادا (لاس‌وگاس، ایالات‌متحده)، در مورد این ساختار جدید چنین توضیح می‌دهد: «درواقع، چندین حالت از یخ وجود دارند که بسته به شرایط مختلف دمایی و فشار، می‌توانند ایجاد شوند. شکل‌گیری یخ ۷ در شرایط طبیعی بسیار غیرمحتمل است. در حالت کلی، زمانی که جسم جامدی تحت فشار بسیار زیاد قرار گیرد، فضای بین پیوندهای شیمیایی کم خواهند شد و زاویه بین آن‌ها هم کمی تغییر خواهد کرد. به این وضعیت، قابلیت فشرده‌شدگی (compressibility) می‌گوییم.»
او ادامه می‌دهد: «بااین‌حال، یخ قابلیت فشرده‌شدگی بسیار پایینی دارد. زمانی که فشار بر مولکول‌های یخ بسیار زیاد شود، اتم‌ها به هم نزدیک‌تر نمی‌شوند؛ بلکه در عوض، الگو و آرایش متفاوت و جدیدی به خود می‌گیرند. برای مثال، اگر به‌اندازه کافی فشار به یخ ۱ وارد کنید، یخ ۲ به دست خواهید آورد که ساختاری لوزوجهی دارد؛ شبیه به مکعبی که ستون‌هایش کج شده‌اند و مقطع عرضی آن از مربع به لوزی تغییر پیدا کرده است. با افزایش فشار، ساختار بلوری دوباره تغییر می‌کند و می‌توان انواع یخ‌های دیگر یعنی یخ ۳، ۴، ۵، ۶ و ۷ را به دست آورد.»
اما یخ ۷ برخلاف انواع دیگر یخ تا حد زیادی، پایدار است و حتی با افزایش فشار، تغییر زیادی نمی‌کند. دانشمندان بر این باورند که یخ ۷ ممکن است به مقادیر زیاد در منظومه شمسی و احتمالا در لایه‌های درونی «انسلادوس»، قمر یخ‌فشان زحل، «یوروپا»، قمر یخ‌زده مشتری یا بخشی از اعماق اقیانوس‌های «تایتان»، بزرگ‌ترین قمر زحل وجود داشته باشد. بااین‌حال، هیچ‌کس انتظار نداشت که آن‌ها به‌صورت طبیعی در زمین شکل بگیرند.
البته فشاری که برای تولید یخ ۷ نیاز است، در سیاره ما وجود دارد؛ اما این فشار تنها در عمیق‌ترین لایه‌های گوشته زمین وجود دارد؛ جایی که دما به‌قدری بالاست که یخ نمی‌تواند شکل بگیرد و پایدار باقی بماند.
تحقیقات پیشین نشان داده بود که یخ ۷ را می‌توان در آزمایشگاه تولید کرد، اما مطالعه جدیدی نشان داده است که مقادیر کمی از آن می‌تواند به لطف وجود الماس‌ها و به‌صورت طبیعی در سیاره زمین ایجاد شوند.
الماس‌ها معمولا در اعماق گوشته شکل می‌گیرند، جایی حدود ۶۵۰ کیلومتر پایین‌تر از سطح زمین. آن‌ها ممکن است در بخشی از فرایند شکل‌گیری‌شان، مقادیر کمی از مواد اطراف خود را نیز درون خود حبس کنند.
حرکت‌های پوسته‌ای و تغییرات طبیعی گوشته درنهایت و به‌مرورزمان، بخشی از این الماس‌ها را به سطح زمین منتقل می‌کند. زمانی که این اتفاق بیفتد، مواد همراه با آن‌ها هم به سطح زمین راه پیدا می‌کنند؛ اما جالب اینجاست که مواد حبس‌شده درون الماس‌ها، در همان شرایط فشاری زمان تولید الماس باقی می‌مانند.
شاونر در این مورد می‌گوید: «شبکه و ساختار اتمی الماس اجازه آزاد شدن این فشار را نمی‌دهد؛ بنابراین فشار مواد حبس‌شده در الماس‌ها ثابت باقی می‌ماند و تفاوتی هم نمی‌کند که در مرکز زمین باشد یا در دستان شما.»
جرج راسمن (George Rossman)، از کانی‌شناسان کلتک (انستیتو فناوری کالیفرنیا)، که در مطالعه جدید هم شرکت داشته است، چنین توضیح می‌دهد:«الماس‌ها به دلیل همین ویژگی، یکی از مهم‌ترین منابع نمونه‌برداری از لایه‌های عمیق زمین به شمار می‌روند. معمولا مواد معدنی بسیار ژرفی که به سطح می‌آیند، هنگام برداشته‌شدن فشار شدید، پایداری خود را از دست می‌دهند. آن‌ها ترک می‌خورند و مواد حبس‌شده در خود را بیرون می‌ریزند، اما اگر الماس به‌اندازه کافی سریع بالا بیاید، تغییری در آن به وجود نخواهد آمد.»
الماس‌هایی که در اعماق زمین شکل می‌گیرند، معمولا در خود یخ ۷ ندارند؛ بااین‌حال، همان‌طور که نویسندگان مقاله جدید کشف کرده‌اند، الماس‌هایی به‌دست آمده‌اند که در خود حباب‌های کوچکی از آب فشرده دارند. با نزدیک شدن به سطح زمین و برخورد با لایه‌های سرد، آب درون این الماس‌ها در شرایطی منجمد شده که فشار بسیار زیاد پیشین هنوز در آن‌ها وجود داشت. در این حالت بسیار نادر، یخ ۷ توانسته است در آن‌ها شکل بگیرد.
شاونر می‌گوید که او و همکارانش هرگز با قصد قبلی به دنبال یخ ۷ نگشته بودند، بلکه به دنبال وضعیت‌های خاص کربن‌دی‌اکسید می‌گشتند. آن‌ها زمانی که الماس‌ها را با تصویربرداری پرتو ایکس بررسی می‌کردند، چیز دیگری را یافتند؛ نخستین مدرک قاطع در مورد وجود یخ ۷ بر روی سیاره خودمان، زمین.
به دنبال این یافته، انجمن بین‌المللی کانی‌شناسی (IMA)، «یخ ۷» را برای اولین بار به‌عنوان یک ماده معدنی به رسمیت شناخت.

کاوش‌های فضایی |

نظر شما
اخبار مرتبط

تراپیست1 منظومه‌ای با احتمال حیات

1396/11/19
مطالعات نشان می‌دهد منظومه تراپیست1 (TRAPIST-1) که دربر گیرنده یک ستاره کوتوله سرخ بسیار سرد و هفت سیاره شبیه به زمین است، نمونه‌ای تمام عیار از منظومه‌هایی است که احتمال حیات در آن‌ها وجود...

قمر انسلادوس تمامی شرایط لازم برای میزبانی حیات فرازمینی را دارد

1396/12/15
قمر انسلادوس (Enceladus) یکی از ماه‌های شگفت‌انگیز سیاره زحل است که بر اساس تحقیقات دانشمندان، همه شرایط موردنیاز برای پرورش حیات را در خود دارد. حیات به آن شکلی که ما می‌شناسیم برای به...

پربازدیدکننده ترین خبر

مریخ را با چشم غیر مسلح در آسمان ببینید

ماه آتی میلادی برای نخستین بار در ۱۵ سال اخیر فاصله مریخ تا زمین به کمترین میزان (۳۵.۸ میلیون مایل) می‌رسد و با چشم غیر مسلح می‌توان مریخ را در آسمان تماشا کرد. به گفته دین رگاس، یکی از ستاره شناسان رصدخانه سینسیناتی، ۳۱ جولای فاصله سیاره سرخ رنگ تا زمین ۳۵.۸ میلیون مایل خواهد بود. در این بازه زمانی مریخ با چشم غیر مسلح قابل مشاهده خواهد بود. محققان دلیل نزدیک شدن مریخ به زمین را ویژگی‌های خاص مدار این سیاره می‌دانند. زمین ۳۶۵ روز طول می‌کشد تا دور خورشید مدار بزند. حال آنکه مدار مریخ دور خورشید ۶۸۷ روز است. این بدان معناست که دو بار مدار زمین دور خورشید معادل یک بار سفر مریخ دور این ستاره است. به همین دلیل گاهی اوقات دو سیاره در دو سوی مخالف خورشید قرار می‌گیرند، اما تقریبا هر ۲۶ ماه یکبار زمین از فاصله بسیار نزدیک مریخ گذر می‌کند. گاهی اوقات همزمان با این رویداد سیاره سرخ و خورشید در دو سوی زمین قرار می‌گیرند. در این وضعیت مریخ و خورشید در دوسوی مخالف زمین هستند. از دیدگاه ساکنان زمین، همزمان با غروب خورشید در غرب، مریخ از سمت شرق طلوع می‌کند. سپس تمام شب در آسمان می‌ماند. اگر زمین و مریخ مداری دایره‌وار داشتند این وضعیت نیز سبب می‌شد دوسیاره به یکدیگر نزدیک شوند. اما مدار هر دو آنها بیضی شکل است بنابراین مریخ و زمین در انتهای هر مدار خود، کمی به خورشید نزدیک تر می‌شوند. همانطور که گفته شد، هر ۲۶ ماه فاصله مریخ و زمین به کمترین میزان می‌رسد. از سوی دیگر هر ۱۵تا۱۷ سال این اتفاق با واقعه perihelion یا نزدیک شدن فاصله مریخ و خورشید همزمان می‌شود. ترکیب این دو رویداد ماه آتی اتفاق می‌افتد.