علماء يكتشفون شكلا جديدا من الجليد قد يغيّر طريقة تفكيرنا

اكتشف علماء وهم يدققون بالمياه المجمدة العادية في وعاء من الكرات الفولاذية شديدة البرودة، شكلاً من الجليد لم يكن معروفًا من قبل، أقرب إلى الماء السائل من أي جليد آخر حتى الآن.
وهذا الجليد غير متبلور شكل غير موجود في الطبيعة على الأرض؛ ذلك لأن ذراته ليست مرتبة بنمط بلوري أنيق متكرر، ولكنها مختلطة مع كل الأنواع؛ وهي ذرات ذرية شاملة. حيث ان الجليد غير المتبلور الناتج عن تجارب الفريق (وهي عملية تسمى الطحن الكروي) يختلف عن أي جليد غير متبلور شوهد على الإطلاق.
وعادةً ما يكون الجليد غير المتبلور منخفض الكثافة (حوالى 0.94 غرام لكل سنتيمتر مكعب) أو كثافة عالية تبدأ من 1.13 غرام لكل سنتيمتر مكعب. فيما تبلغ كثافة الجليد الجديد 1.06 غرام لكل سنتيمتر مكعب؛ وهو قريب جدًا من كثافة الماء بمعدل 1 غرام لكل سنتيمتر مكعب، وفق «ساينس إليرت» العلمي المتخصص نقلا عن مجلة «ساينس» العلمية.
فقد قام باحثون بقيادة الكيميائي ألكسندر روسو فينسن، الذي كان يعمل سابقًا بجامعة كوليدج لندن في المملكة المتحدة، بتسمية الشكل الجديد للجليد غير المتبلور متوسط الكثافة (MDA).
من جهته، يقول الكيميائي كريستوف سالزمان من نفس الجامعة ان «الماء هو أساس كل أشكال الحياة. ووجودنا يعتمد عليه، ونطلق مهمات فضائية للبحث عنه. لكن من وجهة نظر علمية لا يُفهم ذلك جيدًا. نحن نعرف 20 شكلًا بلوريًا من الجليد، ولكن تم اكتشاف نوعين رئيسين فقط من الجليد غير المتبلور سابقًا يُعرفان بالجليد غير المتبلور عالي الكثافة ومنخفض الكثافة. وهناك فجوة كبيرة في الكثافة بينهما، والحكمة المقبولة هي أن يشرح سالزمان أنه لا يوجد جليد داخل فجوة الكثافة هذه. وتُظهر دراستنا أن كثافة MDA تقع بالضبط ضمن فجوة الكثافة هذه، وقد تكون لهذه النتيجة عواقب بعيدة المدى على فهمنا للمياه السائلة والعديد من الحالات الشاذة».
وحيث انه لم يتم إنشاء كل الجليد بشكل متساو على الأرض، يتخذ الجليد شكلًا بلوريًا بشكل طبيعي؛ حيث يتم ترتيب ذراته بنمط سداسي متكرر. لهذا السبب تميل رقاقات الثلج إلى أن تكون سداسية. ومع ذلك، في شبه الفراغ للفضاء يكون الجليد عادةً غير متبلور، لأن الذرات لا تحتفظ بطاقة حرارية كافية لتتأرجح في بنية بلورية.
ويضيف فينسن «بدلاً من أن ينتهي بنا الأمر بقطع أصغر من الجليد أدركنا أننا توصلنا إلى نوع جديد تمامًا من الأشياء، مع بعض الخصائص الرائعة».
وما تعنيه هذه الخصائص ليس واضحًا تمامًا حتى الآن؛ لذلك يقترح الباحثون أن MDA يمكن أن تكون حالة «زجاجية» من الماء السائل.
وعلى الرغم من أن الجليد غير المتبلور لا يتشكل في الطبيعة، إلا أن هناك مواد صلبة أخرى غير متبلورة؛ الزجاج واحد منها، وهو ببساطة شكل صلب من ثاني أكسيد السيليكون السائل. ولكن يمكن أيضًا ببساطة أن يكون MDA عبارة عن جليد بلوري شديد.
وجرب الباحثون لمعرفة ما يحدث عند إعادة بلورة MDA وضغطه وتسخينه، فوجدوا أن هذه العملية تطلق كمية مذهلة من الطاقة، ما يشير إلى أن MDA يمكن أن يلعب دورًا في النشاط التكتوني على عوالم مغطاة بالجليد مثل قمر جوفيان جانيميد. كما يظهر الاكتشاف إمكانية إجراء تجارب وتحقيقات مستقبلية للخصائص الغريبة للماء أيضًا.
بدوره، يقول الكيميائي أندريا سيلا من جامعة كوليدج لندن «لقد أظهرنا أنه من الممكن إنشاء ما يشبه نوعًا من الماء المتوقف عن الحركة. هذا اكتشاف غير متوقع ومدهش للغاية».