Zespół z Uniwersytetu Hokkaido rozwiązał ponad 150-letnią zagadkę powierzchniowego topnienia lodu w ujemnych temperaturach. Udało się to dzięki zaawansowanej mikroskopii optycznej, opracowanej z firmą Olympus.

QLLs najpierw pokrywają całą powierzchnię lodu (0s), a po 6 sekundach warstwa przekształca się w krople., © Murata K. et al., PNAS, October 17, 2016

QLLs najpierw pokrywają całą powierzchnię lodu (0s), a po 6 sekundach warstwa przekształca się w krople., © Murata K. et al., PNAS, October 17, 2016

Odkąd ponad 150 lat temu Michael Faraday wspomniał o tym zjawisku, nikt nie potrafił odpowiedzieć na pytanie, dlaczego na powierzchni lodu znajduje się woda, która nie zamarza w środowisku z ujemnymi temperaturami.

Podczas eksperymentów Japończycy obserwowali, jak cienkie warstwy wody (in. warstwy quasi-ciekłe, ang. quasi-liquid layers, QLLs) powstają i znikają przy różnych temperaturach i ciśnieniu (prężności) pary.

Autorzy publikacji z pisma Proceedings of the National Academy of Sciences zauważyli, że warstwy wody nie pokrywają powierzchni lodu jednorodnie i całkowicie. Brak równowagi prowadzi zaś do jej parowania.

Naukowcy zauważyli także, że QLLs tworzą się, gdy sublimacja lodu zachodzi w warunkach przesycenia i nienasycenia. Oznacza to, że najprawdopodobniej QLLs są metastabilnym stanem przejściowym, powstającym na skutek gromadzenia się pary i sublimacji lodu.

Nasze wyniki są sprzeczne z popularnymi przekonaniami, zgodnie z którymi QLLs tworzą się w stanie równowagi. Topnienie powierzchniowe odgrywa ważną rolę w różnych zjawiskach, np. […] powstawaniu dziury ozonowej czy generowaniu elektryczności w chmurach burzowych, dlatego najnowsze ustalenia powinny pomóc w ich lepszym zrozumieniu – podkreśla Ken-ichiro Murata.

Polecane: