UCL (Лондон университеттік колледжі) мен Кембридж университетінің ғалымдары жүргізген жаңа зерттеу нәтижелері бойынша, бұрын толығымен құрылымсыз деп есептеліп келген «ғарыштық мұздың» ішінде өте ұсақ кристалдар бар екені анықталды. Бұл жаңалық судың физикалық қасиеттері мен Жердегі тіршіліктің пайда болуына қатысты көзқарастарымызды қайта қарауға мәжбүр етеді.
Зерттеушілер ғарышта ең жиі кездесетін аморфты мұздың (құрылымсыз күйдегі мұз) төмен тығыздықты түрін зерттеген. Мұндай мұз кометаларда, мұзды серіктерде және жұлдыздар мен планеталар пайда болатын шаң бұлттарында кездеседі. Компьютерлік модельдеу нәтижелері бұл мұздың мүлде аморфты емес екенін, оның ішінде көлемі шамамен 3 нанометр болатын (ДНҚ жіпшесінің енімен шамалас) ұсақ кристалдар бар екенін көрсетті.
Зерттеу барысында әртүрлі жолмен алынған мұз үлгілері қайта кристалдандырылып (жылыту арқылы) зерттелді. Егер мұз толығымен аморфты болса, ол бұрынғы күйі туралы ешқандай «естелік» сақтай алмас еді. Бірақ ғалымдар кристалдық құрылымның мұздың пайда болу жолына байланысты өзгеретінін анықтады. Бұл – мұздың толық құрылымсыз емес екенін дәлелдейтін жанама белгі.
Жетекші зерттеуші, доктор Майкл Дэвис:
«Бұл — Ғаламдағы ең кең таралған мұз түрінің атомдық деңгейдегі бейнесін көруге мүмкіндік берген алғашқы нақты қадам. Мұздың ғарыштағы процестерде планеталардың түзілуінен бастап материя қозғалысына дейін маңызды рөл атқаратынын ескерсек, бұл өте маңызды жаңалық».
Сондай-ақ бұл жаңалық «Панспермия» деп аталатын гипотезамен байланысты. Аталған теорияға сәйкес, Жердегі тіршіліктің бастапқы құрылыс блоктары мұзды кометалар арқылы жеткен. Бірақ жаңа деректер бойынша, мұндай мұз тіршілік үшін маңызды молекулаларды тасымалдауға қолайсыз болуы мүмкін, өйткені кристалдық құрылымда бұл молекулаларға орын аз. Дегенмен, мұздың ішінде әлі де құрылымсыз аймақтар бар, олар бұл молекулаларды сақтап қалуы мүмкін.
Химик профессор Кристоф Зальцман:
«Жердегі мұз өзінің симметриялық табиғатымен ерекшеленсе, ғарыштағы мұз бұрын сұйық судың қатып қалған құрылымсыз күйі деп есептелді. Біздің зерттеуіміз бұл түсінікті теріске шығарады».
Сонымен қатар бұл жұмыс жалпы аморфты материалдар туралы жаңа сұрақтар туындатты. Мысалы, телекоммуникацияда қолданылатын шыны талшықтар аморфты күйде болуы керек. Егер олардың ішінде кішкентай кристалдар болса, оларды жойып, құрылымын жетілдіруге болады. Зерттеу барысында су молекулаларының екі виртуалды үлгісі пайдаланылып, олар -120°C температурада әртүрлі жылдамдықпен мұздатылды. Нәтижесінде алынған мұз үлгілерінде кристалдық және аморфты аймақтардың арақатынасы әртүрлі болды. Рентгендік дифракциялық әдістер бұл модельдердің нақты мұз құрылымымен ұқсастығын көрсетті.
Қорытынды және келешек зерттеулер
Ғалымдар ендігі жерде аморфты мұздың құрылымы мен кристалдары қалай пайда болатынына, олардың өлшемі неге байланысты өзгеретініне және мүлде құрылымсыз мұздың болуы мүмкін бе деген сұрақтарға жауап іздейді. 2023 жылы сол ғылыми топ аморфты мұздың орта тығыздықты жаңа түрін анықтаған болатын, оның тығыздығы кәдімгі сұйық суға тең.
Профессор Анджелос Михаэлидестің айтуынша:
«Су — тіршіліктің негізі. Бірақ біз әлі де оның барлық қасиеттерін толық түсінген жоқпыз. Аморфты мұз — осы құпиялардың бірінің кілті болуы мүмкін».
Бұл зерттеу тек іргелі ғылым үшін ғана емес, болашақтағы ғарыштық технологиялар үшін де маңызды. Мұз — радиациядан қорғану, отын ретінде қолдану сынды миссияларда аса пайдалы ресурс. Сондықтан оның барлық құрылымдық түрлерін толық зерттеу — алдағы міндет.