Космический лед оказался совсем другим: новое открытие переворачивает наши представления о воде во Вселенной

Большая часть воды во Вселенной существует в форме, которая редко встречается на Земле. Новое исследование, сочетающее компьютерное моделирование и эксперименты, показало, что замерзшая в космической тьме вода ведет себя не так, как предполагали ученые.

Космический лед: аморфный или с нанокристаллами?

Ранее считалось, что лед в космосе является аморфным — его молекулы расположены хаотично, без четкой структуры. Однако теперь выяснилось, что в нем могут присутствовать нанокристаллы — упорядоченные участки размером всего несколько нанометров, встроенные в общую аморфную массу.

Это открытие стало неожиданностью, поскольку ученые полагали, что в холодных условиях космоса у молекул льда недостаточно энергии для формирования кристаллов.

"Теперь у нас есть хорошее представление о том, как выглядит самая распространенная форма льда во Вселенной на атомном уровне”, — говорит физик Майкл Бенедикт Дэвис из Университетского колледжа Лондона и Кембриджского университета.

Знание о структуре космического льда позволит лучше понять эти процессы и получить более точное представление о Вселенной.

Разные фазы льда: от земного до космического

Вода — вещество с уникальными свойствами, и ученые уже обнаружили более 20 различных фаз льда, образующихся в разных условиях. На Земле лед имеет кристаллическую структуру, где молекулы упорядочены в решетку. В космосе же, как считалось, он должен быть аморфным, то есть неупорядоченным.

Однако некоторые исследования указывали на возможное наличие кристаллических участков даже в аморфном льде. Чтобы проверить эту гипотезу, команда ученых провела компьютерное моделирование, имитирующее замерзание воды при температуре около -120 °C с разной скоростью.

Моделирование и эксперименты: подтверждение гипотезы о нанокристаллах

Результаты показали, что наиболее точное соответствие экспериментальным данным дает структура, состоящая примерно на 20% из кристаллического льда и на 80% из аморфного. В лабораторных условиях исследователи воссоздали процесс образования космического льда, осаждая водяной пар на холодную поверхность.