सितम्बर 26, 2022

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वैज्ञानिकों ने बर्फ के एक नए रूप की खोज की है – यह दूर, पानी से भरपूर ग्रहों पर आम हो सकता है

Laser Heating in Diamond Anvil Cell

यूएनएलवी भौतिकविदों ने बर्फ के एक नए रूप की खोज के हिस्से के रूप में डायमंड एविल सेल (यहां चित्रित) में एक नई लेजर हीटिंग तकनीक का बीड़ा उठाया है। क्रेडिट: क्रिस हिगिंस

दूर के, जल-समृद्ध ग्रहों की हमारी समझ के लिए निष्कर्षों के निहितार्थ हो सकते हैं।

एनएलवी शोधकर्ताओं ने बर्फ के एक नए रूप की खोज की है, जो उच्च दबाव पर पानी के गुणों को फिर से परिभाषित करता है।

ठोस पानी, या बर्फ, कई अन्य पदार्थों की तरह है जिसमें यह बदलते तापमान और दबाव की स्थिति के आधार पर अलग-अलग ठोस बना सकता है, जैसे हीरा कार्बन या ग्रेफाइट बनाना। हालाँकि, इस पहलू में पानी असाधारण है क्योंकि बर्फ के कम से कम 20 ठोस रूप हमें ज्ञात हैं।

नेवादा में यूएनएलवी की चरम स्थिति प्रयोगशाला में काम कर रहे वैज्ञानिकों की एक टीम ने उच्च दबाव में पानी के गुणों को मापने के लिए एक नई विधि तैयार की है। पानी के नमूने को पहले हीरे के विपरीत सिरों के बीच निचोड़ा गया था – कई मिश्रित बर्फ क्रिस्टल में जमे हुए। बर्फ को तब एक लेजर हीटिंग तकनीक के अधीन किया गया था, जिसके कारण यह छोटे क्रिस्टल के पाउडर जैसी सरणी में तेजी से पुन: बनने से पहले अस्थायी रूप से पिघल गई थी।

धीरे-धीरे दबाव बढ़ाकर, और समय-समय पर इसे लेजर बीम से नष्ट करके, टीम ने देखा कि पानी के बर्फ के संक्रमण प्रसिद्ध क्यूबिक चरण, आइस-VII से, नए खोजे गए मध्यवर्ती और चतुर्धातुक चरण, आइस-VIIT, बसने से पहले होते हैं। एक अन्य प्रसिद्ध चरण, आइस-एक्स के लिए।

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जैच ग्रांडे, यूएनएलवी में पीएच.डी. तालेब, जिन्होंने काम का नेतृत्व किया, ने यह भी दिखाया कि आइस-एक्स में संक्रमण, जब पानी कठोर हो जाता है, तो पहले की तुलना में बहुत कम दबाव में होता है।

हालांकि यह संभावना नहीं है कि हम बर्फ के इस नए चरण को पृथ्वी पर कहीं भी पाएंगे, यह पृथ्वी के मेंटल के साथ-साथ हमारे सौर मंडल के बाहर बड़े चंद्रमाओं और जल-समृद्ध ग्रहों पर एक सामान्य घटक होने की संभावना है।

पत्रिका के 17 मार्च, 2022 के अंक में टीम के परिणामों की सूचना दी गई थी शारीरिक समीक्षा बी.

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शोध दल उच्च दबाव वाले पानी के व्यवहार को समझने के लिए काम कर रहा था जो दूर के ग्रहों के अंदरूनी हिस्सों में मौजूद हो सकता है।

ऐसा करने के लिए, ग्रैंडी और एक यूएनएलवी भौतिक विज्ञानी अशकन सलामा ने दो गोलाकार कटे हुए हीरे के सिरों के बीच पानी का एक नमूना रखा, जिसे डायमंड एविल सेल के रूप में जाना जाता है, जो उच्च दबाव भौतिकी के क्षेत्र में एक मानक विशेषता है। हीरे पर थोड़ा सा बल लगाने से शोधकर्ताओं को पृथ्वी के केंद्र के दबावों को फिर से बनाने में मदद मिली।

इन हीरों के बीच एक पानी के नमूने को संपीड़ित करके, वैज्ञानिकों ने ऑक्सीजन और हाइड्रोजन परमाणुओं को नई खोजी गई व्यवस्था, Ice-VIIT सहित कई अलग-अलग व्यवस्थाओं में ले जाया।

न केवल अपनी तरह की पहली लेजर हीटिंग तकनीक ने वैज्ञानिकों को पानी की बर्फ के एक नए चरण का निरीक्षण करने की अनुमति दी, बल्कि टीम ने यह भी पाया कि आइस-एक्स में संक्रमण पहले के विचार से लगभग तीन गुना कम दबाव में हुआ – 300,000 पर 1 मिलियन के बजाय वायुमंडल। यह संक्रमण कई दशकों से समुदाय में एक गर्मागर्म बहस का विषय रहा है।

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सलामत ने कहा, “जैच के काम से पता चला है कि आयनिक राज्य में यह संक्रमण पहले की तुलना में बहुत कम दबाव में होता है।” “यह लापता टुकड़ा है, और इन परिस्थितियों में पानी पर सबसे सटीक माप है।”

सलामत ने कहा कि काम एक्सोप्लैनेट के गठन की हमारी समझ को भी पुन: व्यवस्थित कर रहा है। शोधकर्ताओं का अनुमान है कि हमारे सौर मंडल के बाहर अनुमानित जल-समृद्ध ग्रहों की पपड़ी और ऊपरी मेंटल में बर्फ का Ice-VIIt चरण प्रचुर मात्रा में मौजूद हो सकता है, जिसका अर्थ है कि उनके पास रहने योग्य स्थिति हो सकती है।

संदर्भ: “घने एच में दबाव-संचालित समरूपता संक्रमण”2ओ बर्फ” ज़ाचरी एम. ग्रांडे, सी होय फाम, डीन स्मिथ, जॉन एच। बोइसफर्ट, किनलियांग हुआंग और जेसी एस द्वारा 17 मार्च, 2022 यहां उपलब्ध है शारीरिक समीक्षा बी.
डीओआई: 10.1103 / फिज रेवबी.105.104109

लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी के सहयोगियों ने बॉन्ड पुनर्व्यवस्था को अनुकरण करने के लिए एक बड़े सुपरकंप्यूटर का उपयोग किया – यह भविष्यवाणी करते हुए कि चरण संक्रमण ठीक उसी जगह होना चाहिए जहां उन्हें प्रयोगों द्वारा मापा गया था।

अतिरिक्त सहयोगियों में यूएनएलवी भौतिक विज्ञानी जेसन स्टीफन और जॉन बोसफर्ट, यूएनएलवी खनिज विज्ञानी ओलिवर चुनर, और आर्गोन नेशनल लेबोरेटरी और एरिजोना विश्वविद्यालय के वैज्ञानिक शामिल हैं।