Para ilmuwan membuat bentuk es baru

WASHINGTON –

Menggunakan perangkat yang dapat digambarkan sebagai pengocok koktail super duper, para ilmuwan telah membuat bentuk es yang sebelumnya tidak diketahui – yang mungkin ada di bulan es tata surya kita – dalam penelitian yang menyoroti perilaku air dalam kondisi ekstrem.

Para peneliti mengatakan mereka menggunakan proses yang disebut penggilingan bola untuk mengocok es biasa bersama dengan bola baja dengan kuat dalam wadah yang didinginkan hingga minus-328 derajat Fahrenheit (minus-200 derajat Celcius). Ini menghasilkan apa yang mereka sebut “es amorf kepadatan menengah,” atau MDA, yang tampak seperti bubuk putih halus.

Es biasa bersifat kristal, dengan molekul air – dua atom hidrogen dan satu atom oksigen, atau H2O – tersusun dalam pola yang teratur. Molekul air es amorf berbentuk tidak teratur menyerupai cairan.

“Es adalah air beku dan mengandung molekul H2O. H2O adalah blok bangunan molekuler yang sangat serbaguna yang dapat membentuk banyak struktur berbeda tergantung pada suhu dan tekanan,” kata profesor fisika dan kimia material University College London Christoph Salzmann, penulis senior penelitian yang diterbitkan. minggu ini di jurnal Science.

“Di bawah tekanan, molekul-molekul berkemas lebih efisien, itulah sebabnya ada banyak bentuk es yang berbeda,” tambah Salzmann.

Hampir semua es di Bumi ada dalam bentuk kristal yang familiar – bayangkan es batu di limun Anda. Tapi es amorf sejauh ini merupakan bentuk air yang paling umum di luar angkasa. Para ilmuwan telah mengidentifikasi 20 bentuk es kristal yang berbeda dan tiga bentuk es amorf – satu dengan kepadatan rendah (ditemukan pada 1930-an), satu dengan kepadatan tinggi (ditemukan pada 1980-an) dan yang baru di antaranya.

Es amorf di Bumi mungkin terbatas pada bagian atas atmosfer yang sangat dingin.

“Hampir semua es di alam semesta adalah amorf dan dalam bentuk yang disebut es amorf densitas rendah,” kata Salzmann. “Ini terbentuk ketika air mengembun menjadi butiran debu di luar angkasa. Komet juga merupakan es yang tidak berbentuk. Air dalam bentuk cair membutuhkan kondisi yang sangat khusus seperti di Bumi. Tapi ada juga bukti lautan di bawah permukaan dalam beberapa bulan es tata surya.”

Penggilingan bola digunakan dalam industri untuk menggiling atau mencampur bahan. Para peneliti menggunakan teknik tersebut untuk membuat sekitar 3 ons (8 gram) es baru, menyimpan sebagian di tempat penyimpanan dingin.

Pertanyaannya adalah di mana bentuk es ini bisa ada di alam. Para peneliti berhipotesis bahwa jenis gaya yang mereka berikan pada es biasa di laboratorium mungkin ada di bulan es seperti Europa Jupiter atau Enceladus Saturnus.

“Kami membuat es MDA untuk pertama kalinya. Jadi sampelnya di lab kami harus menjadi satu-satunya yang ada di Bumi,” kata Salzmann.

“Kami menduga itu mungkin ada di beberapa bulan es di tata surya. Penggilingan bola menginduksi gaya geser di dalam kristal es saat bertabrakan dengan bola baja. Di bulan es, gaya pasang surut dari gas raksasa (Jupiter dan Saturnus) ) sedang berperan dan kami mengharapkan mereka untuk menginduksi gaya geser yang serupa di cangkang es bulan seperti selama penggilingan bola,” tambah Salzmann.

Penelitian ini dapat memfasilitasi pemahaman yang lebih baik tentang air, bahan kimia yang penting bagi kehidupan.

“Fakta bahwa bentuk es baru ini memiliki kerapatan yang mirip dengan air cair – dan mungkin merupakan model yang baik untuk memahami air tanpa gerakan cairan – mungkin merupakan aspek terpenting dari penemuan ini,” kata University of Profesor kimia Cambridge dan rekan penulis studi Angelos Michaelides.

“Karena MDA juga merupakan keadaan tidak teratur seperti air cair, muncul pertanyaan apakah itu benar-benar air cair tetapi pada suhu rendah,” kata Salzmann. “Berdasarkan hal ini, MDA memberikan kesempatan untuk akhirnya memahami air cair dan banyak anomalinya.”

(Laporan oleh Will Dunham, Disunting oleh Rosalba O’Brien)