באמצעות מכשיר שעשוי להיות מתואר כבלנדר קוקטיילים מתקדם ביותר, מדענים עיצבו צורה בלתי מוכרת עד כה של קרח – כזו שעשויה להתקיים על הירחים הקפואים במערכת השמש שלנו – במחקר ששופך אור על התנהגות המים בתנאים קיצוניים.
החוקרים אמרו שהם השתמשו בתהליך שנקרא "כרסום כדורי" כדי לנער במרץ קרח רגיל יחד עם כדורי פלדה במיכל מקורר למינוס 200 מעלות צלזיוס. זה הניב את מה שהם כינו "קרח אמורפי בצפיפות בינונית", או "MDA", שנראה כמו אבקה לבנה עדינה.
קרח רגיל הוא גבישי בטבעו, עם מולקולות מים – שני אטומי מימן ואטום חמצן אחד, או H2O – מסודרות בתבנית קבועה. מולקולות המים של הקרח האמורפי נמצאות בצורה לא מאורגנת הדומה לנוזל.
"קרח הוא מים קפואים ומכיל מולקולות H2O. H2O הוא אבן בניין מולקולרית רב תכליתית שיכולה ליצור מבנים רבים ושונים בהתאם לטמפרטורה וללחץ", אמר פרופסור לכימיה פיזיקלית וחומרים באוניברסיטת קולג' בלונדון, כריסטוף זלצמן, מחבר בכיר של המחקר שפורסם השבוע בכתב העת Science. "תחת לחץ, המולקולות נארזות בצורה יעילה יותר, וזו הסיבה שיש הרבה צורות שונות של קרח", הוא הוסיף.
כמעט כל הקרח על פני כדור הארץ קיים בצורתו הגבישית המוכרת. חשבו על קוביות הקרח בלימונדה שלכם. אבל קרח אמורפי הוא ללא ספק הצורה הנפוצה ביותר של מים בחלל. מדענים זיהו 20 צורות שונות של קרח גבישי ושלוש צורות של קרח אמורפי – אחת בצפיפות נמוכה (התגלתה בשנות ה-30), אחת בצפיפות גבוהה (התגלתה בשנות השמונים) והחדשה- בצפיפות בינונית.
קרח אמורפי על פני כדור הארץ עשוי להיות מוגבל לחלקים העליונים הקפואים של האטמוספירה. "כמעט כל הקרח ביקום הוא אמורפי ובצורה הנקראת קרח אמורפי בצפיפות נמוכה", אמר זלצמן. "זה נוצר כאשר מים מתעבים על גרגרי אבק בחלל. שביטים הם גם קרח אמורפי. מים נוזליים דורשים תנאים מאוד מיוחדים כמו בכדור הארץ. אבל יש גם עדויות לאוקיינוסים תת-קרקעיים בתוך כמה מירחי הקרח במערכת השמש".
טחינה כדורית משמשת בתעשיות לטחינת או מיזוג חומרים. החוקרים השתמשו בטכניקה כדי לייצר כ-3 אונקיות (8 גרם) מהקרח החדש, ושמרו חלק ממנו באחסון קר.
השאלה היא היכן צורת קרח זו עשויה להתקיים בטבע. החוקרים משערים שסוג הלחץ שהם הפעילו על קרח רגיל במעבדה עשוי להתקיים על ירחי קרח כמו אירופה של צדק או האנקלדוס של שבתאי. "ייצרנו קרח של MDA בפעם הראשונה. אז הדגימות שלו במעבדה שלנו חייבות להיות היחידות על פני כדור הארץ", אמר זלצמן.
"אנו חושדים שזה עשוי להתקיים בחלק מירחי הקרח של מערכת השמש. הכרסום הכדורי גורם לעוצמות גדולות בתוך גבישי הקרח כשהם מתנגשים בכדורי הפלדה. בירחי הקרח, כוחות גאות ושפל של ענקי הגז (צדק ושבתאי) נמצאים בתמונה ואנו מצפים שהם יגרמו לעוצמות דומות בקליפות הקרח של הירחים כמו במהלך הכרסום הכדורי", הוסיף זלצמן.
המחקר עשוי להקל על הבנה טובה יותר של מים, מרכיב מרכזי בחיים שלנו. "העובדה שלצורת קרח חדשה זו יש צפיפות דומה לזו של מים נוזליים – ולכן עשויה להיות המודל הטוב להבנת מים ללא תנועת הנוזל – היא כנראה ההיבט החשוב ביותר בתגלית זו", אמר אוניברסיטת פרופסור לכימיה בקיימברידג' ומחבר המחקר אנג'לוס מיכאלידס. "מכיוון ש-MDA הוא גם מצב לא מסודר כמו מים נוזליים, נשאלת השאלה אם אכן מדובר במים נוזליים אך בטמפרטורות נמוכות", אמר זלצמן. "בהתבסס על כך, MDA מספק הזדמנות אולי סוף סוף להבין מים נוזליים ואת שלל החריגות שלהם".
