Các nhà khoa học đã quan sát được các tinh thể băng có nguồn gốc ngoài vũ trụ. Nguồn: www.tinduc.vn
Một loại băng kỳ lạ được cho là tồn tại sâu trong các đại dương của những hành tinh ngoài hệ Mặt trời cuối cùng đã được chứng minh là có thực.
Lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã quan sát trực tiếp một dạng lai của nước được gọi là "băng dẻo", hình thành ở nhiệt độ và áp suất cao. Loại băng này có những đặc tính vừa giống băng rắn vừa giống nước lỏng. Những quan sát này được công bố trên Tạp chí Nature, có thể giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về cấu trúc bên trong cũng như các quá trình địa chất của những thế giới khác trong hệ Mặt trời và xa hơn nữa. Một số trong số đó thậm chí có thể có điều kiện thích hợp cho sự sống. Băng dẻo là thứ trung gian giữa chất lỏng và tinh thể, có thể tưởng tượng nó mềm hơn khi bạn bóp nó lại, nhà vật lý Livia Bove - Đại học Sapienza (Ý) giải thích. Nó được gọi là băng dẻo vì dễ bị biến dạng hơn so với băng tinh thể thông thường, thể hiện tính chất mà các nhà khoa học gọi là tính dẻo. Giống như một thứ có thể chui qua một lỗ rồi tràn ra ngoài, dù vẫn ở trạng thái rắn.
Hầu hết băng trên bề mặt Trái đất - bao gồm đá viên, sông băng và tuyết đều có cấu trúc phân tử nước được sắp xếp theo một mạng lưới lục giác giống như tổ ong. Các nhà khoa học phân loại băng phổ biến này là băng Ih. Tuy nhiên, ngoài băng Ih, còn có ít nhất 20 pha băng khác được biết đến, hình thành trong các điều kiện áp suất và nhiệt độ khác nhau. Khi áp suất vượt quá 20.000 bar - tương đương với 20.000 kg trên mỗi cm² mạng lưới băng bị nén lại thành băng VII, một dạng đa hình có cấu trúc lập phương dày đặc, trong đó các phân tử được sắp xếp giống như các ô vuông của khối Rubik. Băng VII đã được tìm thấy bị mắc kẹt trong kim cương có nguồn gốc từ lớp phủ của Trái đất và được cho là tồn tại bên trong các hành tinh khác. Những người hâm mộ nhà văn Kurt Vonnegut có thể sẽ hứng thú khi biết rằng một dạng băng IX đã được phát hiện vào năm 1996, mặc dù nó không có khả năng đáng sợ như trong tiểu thuyết, tức là làm đóng băng toàn bộ đại dương.
Ngoài những pha băng đã được xác nhận, còn có những pha băng chỉ tồn tại trong lý thuyết. Hơn 15 năm trước, các mô phỏng trên máy tính cho thấy rằng, khi băng VII bị nung nóng và chịu áp suất cực lớn, các phân tử nước của nó sẽ bắt đầu quay tự do, giống như một chất lỏng, nhưng vẫn duy trì các vị trí cố định như một chất rắn. Vì pha giả định này có cùng cấu trúc tinh thể lập phương với băng VII, nó được gọi là "băng dẻo VII". Tuy nhiên, do các thí nghiệm ở những điều kiện áp suất cao như vậy là bất khả thi về mặt kỹ thuật vào thời điểm đó, nên các bằng chứng thực nghiệm về sự tồn tại của băng dẻo vẫn thách thức các nhà khoa học trong nhiều năm.
Trong nghiên cứu mới của mình, Livia Bove và đồng nghiệp đã sử dụng một công cụ tương đối mới tại Viện Laue-Langevin (Pháp), có khả năng đo chuyển động của các phân tử dưới áp suất cực cao. Trong các thí nghiệm, họ đã chiếu một chùm neutron vào các mẫu nước và đưa chúng vào điều kiện nhiệt độ lên tới 326°C và áp suất lên tới 60.000 bar. Khi các neutron tới va chạm với các phân tử nước trong mẫu thử, chúng hoặc nhận thêm hoặc mất đi năng lượng, tùy thuộc vào mức độ chuyển động và quay của các phân tử nước, trước khi bị tán xạ về phía máy dò. Bằng cách đo năng lượng của các neutron bị tán xạ, nhóm của Livia Bove có thể mô tả được chuyển động của các phân tử và xác định được pha băng đã hình thành.
Ở nhiệt độ trên 177°C và áp suất trên khoảng 30.000 bar - tức khoảng 28 lần áp suất tại điểm sâu nhất trong đại dương trên Trái đất - nhóm của Livia Bove đã quan sát thấy một pha băng có mạng tinh thể lập phương với các phân tử nước quay gần như nhanh như trong nước lỏng. Họ đã xác định pha này chính là băng dẻo VII và xác nhận sự tồn tại của nó.
Tuy nhiên, có một chi tiết quan sát được không khớp với dự đoán. Thay vì quay tự do, các phân tử nước dường như xoay theo các chuyển động giật cục. Khi các phân tử quay, chúng phá vỡ liên kết hydro với một phân tử lân cận, sau đó nhanh chóng xoay để liên kết với một phân tử khác, Livia Bove giải thích.
Băng dẻo VII có thể đã tồn tại trong giai đoạn hình thành ban đầu của Europa, Titan và các mặt trăng băng giá khác trong hệ Mặt trời, trước khi toàn bộ nước thoát ra khỏi các vùng có áp suất cao trong lòng chúng, theo nhà khoa học hành tinh Baptiste Journaux - Đại học Washington (Hoa Kỳ). Những quan sát mới này có thể giúp các nhà nghiên cứu ghép nối câu chuyện về cách các mặt trăng này tiến hóa thành những thế giới đại dương như ngày nay.
Và xa hơn trong vũ trụ, loại băng kỳ lạ này có thể nằm dưới đáy của những đại dương khổng lồ trên các ngoại hành tinh, một số trong đó sâu hàng nghìn km và có thể có môi trường sống được, Baptiste Journaux cho biết. Việc nghiên cứu xem băng dẻo VII có thể dễ dàng tích hợp muối vào cấu trúc tinh thể của nó như thế nào có thể giúp xác định liệu sự tồn tại của pha băng kỳ lạ này có thúc đẩy quá trình trao đổi muối giữa đáy biển của ngoại hành tinh và đại dương phía trên hay không.
NMK (theo Sciencenews)