جليد بحرارة الغرفة؟ هذا ما اكتشفته تجربة باستخدام ليزر أشعة إكس

تمكّن العلماء من اكتشاف طور جديد غريب من الجليد في أثناء تجارب استخدمت أكبر ليزر أشعة سينية في العالم، وعُرف باسم الجليد الحادي والعشرين (Ice XXI): طور غير مألوف يتكون في درجة حرارة الغرفة تحت ضغط شديد جدًا.

يبدو الأمر غير مألوف، لكن تعريض جزيئات الماء (H₂O) لدرجات حرارة وضغوطٍ مختلفة قد يُنتج أكثر من عشرين طور مختلف من الجليد، فالجليد الصلب الذي نعرفه على كوكب الأرض اسمه العلمي الجليد الأول، وعلى كوكب نبتون يوجد الجليد الثامن عشر (Ice XVIII).

أما الجليد الحادي والعشرون فهو أحدث المنضمين إلى هذه القائمة. يتميّز هذا الطور ببنية بلورية رباعية الشكل (tetragonal) تتكون من وحدات متكررة كبيرة نسبيًا تحتوي كل منها على 152 جزيئًا من الماء، ما يجعله مميزًا عن جميع الأطوار المعروفة الأخرى من الجليد.

لكن صنع مكعبات أنيقة من الجليد الحادي والعشرين ليس سهلًا، فلا يمكن إنتاجه بالمجمدات المنزلية أو في أي مجمد آخر حقًا. إذ استخدم الباحثون خلية سندانٍ ماسيّة في منشأة XFEL الأوروبية في ألمانيا لضغط الماء حتى 2 غيغا باسكال (أي نحو 20 ألف ضعف ضغط الهواء عند مستوى سطح البحر) خلال 10 ميلي ثانية فقط.

ثم أُطلِق الضغط ببطءٍ نسبي خلال فترةٍ مريحةٍ مدتها ثانية واحدة، وبعد تكرار العملية مرارًا واكتمالها، التقطت الأشعة السينية مليون صورة في الثانية الواحدة لرصد كيفية تغيّر البنية البلورية للماء. واتضح أن الجليد الحادي والعشرين هو أحد المراحل الوسيطة المتعددة التي يمر بها الماء في طريقه نحو طور غريب يُعرف باسم الجليد السادس.

قال الفيزيائي غيون وو لي من المعهد الكوري للمعايير والعلوم: «بفضل نبضات الأشعة السينية الفريدة من نوعها في منشأة XFEL الأوروبية، تمكّنا من كشف مساراتٍ متعددةٍ لتبلور الماء (H₂O)، الذي خضع لضغط وتحرير متكررين أكثر من ألف مرة باستخدام خلية سندانٍ ماسية ديناميكية».

ويرى الباحثون أن اكتشاف الجليد الحادي والعشرين يوحي بإمكانية وجود أطوارٍ أخرى غير معروفة بعد من الجليد على الأقمار والكواكب الجليدية.