Những tinh thể băng sắt điện và sự tiến hoá hành tinh
Nhiều loại vật chất dạng băng đã được tìm thấy trong những vùng lạnh giá của dải Ngân Hà, từ những đám mây sao đến các sao chổi, các mặt trăng và các hành tinh. Nhưng có một loại vật chất đặc biệt hiếm, đó là các tinh thể "sắt điện", chúng được tinh thể hoá hoàn hảo đến mức có thể duy trì được một điện trường khổng lồ - chưa từng được phát hiện.
Tuy nhiên, theo những bằng chứng từ một nghiên cứu gần đây, loại tinh thể sắt điện này (còn được gọi là loại băng XI) thực sự tồn tại. Nghiên cứu do các nhà khoa học Mỹ và Nhật thực hiện nay đã tìm ra một khoảng nhỏ nhiệt độ để loại băng “thông thường” có thể chuyển thành loại băng XI trong tự nhiên. Nghiên cứu này do Hiroshi Fukazawa, một nhà khoa học ở Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Nhật Bản dẫn đầu.
Loại băng thông thường, tạo nên tất cả các loại băng tuyết trên Trái Đất, được gọi là “băng lh”. Trong đó chữ “h” là chỉ “hexagonal” (lục giác), hình dạng của tinh thể phân tử. Trong loại lh, các liên kết giữa những nguyên tử hydro và oxy được định hướng tùy ý khiến tinh thể trở nên khá hỗn độn. Tuy nhiên, ở nhiệt độ thấp, các liên kết bắt đầu xếp theo cùng một hướng và áp suất cao có thể tăng cường sự trật tự hoá này. Kết quả là những điện trường rất nhỏ của các phân tử nước được kết hợp lại để tạo ra một trường lớn.
“Liệu loại băng điện có thể tồn tại ở một dạng bền tại nhiệt độ thấp hay không vẫn là một câu hỏi làm băn khoăn các nhà nghiên cứu,” Jaime Fernandez-Baca (một thành viên của nhóm nghiên cứu) nói. “Người ta đã đề xuất rằng, những điện trường tự phát khổng lồ được tạo ra bởi loại băng này có thể đóng vai trò quan trọng trong sự hình thành hành tinh”
Fukazawa nói thêm: “Loại băng sắt điện có thể đóng một vai trò quan trọng trong tiến hoá hoá học, bao gồm cả sự hình thành các vật liệu hữu cơ tiền sinh học trong vũ trụ.”
Cấu trúc của chúng là bền trong khoảng nhiệt độ hẹp: 57-66 K. “Đây là khoảng nhiệt độ ở bề mặt các thiên thể nằm xa Mặt trời: Thiên Vương, Hải Vương, Diêm Vương, các vệ tinh và vành đai của chúng và kể cả các vành đai và một số mặt trăng của Thổ Tinh,” Fernandez-Baca nói.
“Nếu không thêm vào tạp chất, sẽ mất 10.000 năm để băng thường chuyển thành băng XI”, ông bổ sung. “Mặc dù khoảng thời gian này là lâu hơn nhiều so với khoảng thời gian trong phòng thí nghiệm, nhưng nó không quá lâu trong thang thời gian thiên văn”.
Theo H. Fukazawa, A. Hoshikawa, Y. Ishii, B.C. Chakoumakos, and J.A. Fernandez-Baca, “Existence of Ferroelectric Ice in the Universe.” The Astrophysical Journal, Vol. 652, L57-L60 (2006)
Loại băng thông thường, tạo nên tất cả các loại băng tuyết trên Trái Đất, được gọi là “băng lh”. Trong đó chữ “h” là chỉ “hexagonal” (lục giác), hình dạng của tinh thể phân tử. Trong loại lh, các liên kết giữa những nguyên tử hydro và oxy được định hướng tùy ý khiến tinh thể trở nên khá hỗn độn. Tuy nhiên, ở nhiệt độ thấp, các liên kết bắt đầu xếp theo cùng một hướng và áp suất cao có thể tăng cường sự trật tự hoá này. Kết quả là những điện trường rất nhỏ của các phân tử nước được kết hợp lại để tạo ra một trường lớn.
“Liệu loại băng điện có thể tồn tại ở một dạng bền tại nhiệt độ thấp hay không vẫn là một câu hỏi làm băn khoăn các nhà nghiên cứu,” Jaime Fernandez-Baca (một thành viên của nhóm nghiên cứu) nói. “Người ta đã đề xuất rằng, những điện trường tự phát khổng lồ được tạo ra bởi loại băng này có thể đóng vai trò quan trọng trong sự hình thành hành tinh”
Fukazawa nói thêm: “Loại băng sắt điện có thể đóng một vai trò quan trọng trong tiến hoá hoá học, bao gồm cả sự hình thành các vật liệu hữu cơ tiền sinh học trong vũ trụ.”
Cấu trúc của chúng là bền trong khoảng nhiệt độ hẹp: 57-66 K. “Đây là khoảng nhiệt độ ở bề mặt các thiên thể nằm xa Mặt trời: Thiên Vương, Hải Vương, Diêm Vương, các vệ tinh và vành đai của chúng và kể cả các vành đai và một số mặt trăng của Thổ Tinh,” Fernandez-Baca nói.
“Nếu không thêm vào tạp chất, sẽ mất 10.000 năm để băng thường chuyển thành băng XI”, ông bổ sung. “Mặc dù khoảng thời gian này là lâu hơn nhiều so với khoảng thời gian trong phòng thí nghiệm, nhưng nó không quá lâu trong thang thời gian thiên văn”.
Theo H. Fukazawa, A. Hoshikawa, Y. Ishii, B.C. Chakoumakos, and J.A. Fernandez-Baca, “Existence of Ferroelectric Ice in the Universe.” The Astrophysical Journal, Vol. 652, L57-L60 (2006)
Tác giả
(Visited 6 times, 1 visits today)