Các nhà khoa học tiếp tục phát hiện dạng thứ 18 của tinh thế nước đá

Ai mà biết được các nhà hóa học chia nước đá ra làm 17 loại tinh thế khác nhau. Chưa dừng lại ở đó, mới đây họ còn phát hiện ra một loại tinh thế mới. Nó được dự đoán là sẽ có mật độ phân tử thấp nhất trong số các tinh thể nước đóng băng.

Vì đã có hai loại tinh thế mang tên “Ice I”, nếu được tổng hợp thành công, tinh thế băng mới sẽ được thêm vào vị trí 18, nhưng với cái tên “Ice XVII”.

Nghiên cứu được đăng trên tạp chí Science Advances.

Mô phỏng loại tinh thể nước đá thứ 18 trên máy tính

“Chúng tôi đã thực hiện rất nhiều tính toán để khẳng định đây không phải chỉ là một tinh thế băng mới có mật độ thấp. Nó thậm chí có mật độ thấp nhất hiện nay”, Ziao Cheng Zeng, một nhà hóa học đến từ Đại học Nebraska-Lincoln, Hoa Kỳ cho biết. “Rất nhiều người sẽ quan tâm đến cấu trúc tinh thế băng mới nhất này”.

Để làm được điều đó, các nhà nghiên cứu phải sử dụng đến một thuật toán mô phỏng phân tử. Thuật toán được chạy trên máy tính để dự đoán dạng tinh thể mới của nước đóng băng. Sau đó, nếu tổng hợp thành công, nó thậm chí chỉ nhẹ bằng 1 phần 4 tinh thể băng nhẹ nhất hiện nay. Kỷ lục này được phát hiện năm 2014 và hiện được nắm giữ bởi các nhà nghiên cứu Châu Âu.

Cấu hình của tinh thế mới có dạng mắt lưới. Các tinh thể nước sẽ lồng vào nhau giống như một cái khung. Mô phỏng sẽ giúp các nhà khoa học tính toán ra điểm áp suất và nhiệt độ mà nó hình thành. Sau đó, bằng thí nghiệm họ sẽ xác nhận lại điều đó.

Trước đây, nhiều nhà khoa học tin rằng cấu trúc dạng mắt lưới chỉ có thể duy trì tính toàn vẹn khi nó chứa một "phân tử khách" bên trong, ví dụ như metan. Các nhà khoa học tại Đại học Nebraska-Lincoln đang cố gắng chứng minh rằng sau khi đuổi "vị khách" này ra, tinh thể vẫn sẽ đứng vững.

Các tinh thể nước đá khác nhau được chụp từ năm 1902

Mặc dù vậy, việc tổng hợp “Ice XVII” sẽ không hề dễ dàng. Các nhà khoa học nói rằng nó chỉ hình thành khi được đặt trong một không gian cực kì kín và có áp suất cao. Áp lực chính xác này thì lại phụ thuộc vào nhiệt độ.

Ví dụ tại -23,3^oC, áp suất để tổng hợp tinh thế băng này lớp hơn cả áp lực ở đáy rãnh sâu nhất Thái Bình Dương. Nhiệt độ thấp hơn lại đòi hỏi áp suất thấp hơn nữa. Ở nhiệt độ 0 tuyệt đối -273,15^oC, áp suất sẽ giống như bạn bị mắc kẹt sau động cơ của 300 máy bay phản lực, thổi ở mực nước biển.

Với những mức áp lực này, các nhà khoa học có thể loại bỏ các "tinh thể khách" ra khỏi nước đóng băng mà vẫn giữ cấu trúc của nó. Nếu thành công, họ sẽ tạo được tinh thể nước đá đầu tiên được phát hiện tại Hoa Kỳ từ trước thế chiến II đến giờ.

Ziao Cheng Zeng (ngoài cùng bên phải) cùng các đồng tác giả nghiên cứu

Nói về những ý nghĩa của một tinh thế nước đá có một độ thấp, Zeng cho biết: “Nước và nước đá mãi mãi mang trong nó sự thú vị bởi vì nó liên quan chặt chẽ đến cuộc sống của con người".

Bên cạnh đó, nước đá còn có ý nghĩa quan trọng với sự sống của nhiều loài trong đại dương. “Bạn biết đấy, nước đá có mật độ thấp trong tự nhiên đang bảo vệ phần nước lỏng phía dưới. Nếu nước đá là nặng hơn, nó sẽ khiến các đại dương đóng băng từ dưới lên, sự sống sẽ không thể tồn tại. Thiên nhiên đã có một sự sắp xếp thật hoàn hảo”. Zeng nói.

Tham khảo ScienceAlert, Unl