Νέο είδος πάγου δημιουργήθηκε στο εργαστήριο που ανοίγει δρόμο παραγωγής και αποθήκευσης ενέργειας

Όταν η θερμοκρασία πέφτει, τα μόρια νερού συνδέονται σταθερά με δεσμούς υδρογόνου και σχηματίζουν το κρυσταλλικό πλέγμα που ονομάζουμε πάγο. Κι όμως, δεν είναι όλοι οι πάγοι ίδιοι. Ερευνητές στη Γερμανία και τη Γαλλία αναφέρουν στο περιοδικό Nature ότι δημιούργησαν μια νέα μορφή πάγου, τον πάγο ΧVI. Είναι η 17η στερεά φάση του νερού που γνωρίζουμε μέχρι σήμερα, μετά την ανακάλυψη του πάγου XV το 2009.

Οι διαφορές μορφές πάγου σχηματίζονται σε διαφορετικές συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας, και διαφέρουν ως προς τη διάταξη των μορίων νερού στο κρυσταλλικό πλέγμα. Ο πάγος XVI έχει μικρότερη πυκνότητα από όλους τους υπόλοιπους πάγους νερού, μόλις 0,81 γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό.

Η δομή του πάγου XVI μοιάζει με κλουβί που μπορεί να παγιδεύει άλλα μόρια στο εσωτερικό του. Τέτοιες δομές από μόρια νερού, γνωστές ως κλαθρίτες, είναι γνωστό ότι υπάρχουν στον βυθό των ωκεανών, όπου κρατούν παγιδευμένες τεράστιες ποσότητες μεθανίου.

Ο πάγος XVI μοιάζει ουσιαστικά με άδειο κλαθρίτη. Δημιουργήθηκε στο εργαστήριο από κρυστάλλωση του νερού γύρω από άτομα του ευγενούς αερίου νέου, το οποίο αργότερα δραπέτευσε από το κλουβί μέσα από τα ανοίγματα που αφήνουν τα μόρια νερού. Παραμένει ωστόσο ασαφές αν η νέα μορφή πάγου υπάρχει στη φύση.

Σχεδόν όλος ο πάγος της Γης είναι πάγος Ih, στον οποίο τα μόρια νερού κρυσταλλώνονται σε εξάγωνα. Σε θερμοκρασίες κάτω από τους -200 βαθμούς Κελσίου, μετατρέπεται σε διαφορετική στερεά φάση. Μια δεύτερη μορφή, ο πάγος Ic,υπάρχει σε παγοκρυστάλλους ψηλά στην ατμόσφαιρα, ενώ μια τρίτη μορφή, ο πάγος ΧΙ, έχει βρεθεί σε αρχαίους πάγους της Ανταρκτικής.

Ο αντιδραστήρας στο Ινστιτούτο Laue-Langevin όπου πραγματοποιήθηκε η έρευνα

Η δομή του πάγου που διαμορφώθηκε μπορεί να οδηγήσει σε μια σημαντική εφαρμογή. Όπως δήλωσε ο Thomas Hansen, ένας από τους συγγραφείς της μελέτης: “Οι δομές θα μπορούσαν επίσης να σχηματίζονται με αέριο διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο θα μπορούσε να δημιουργήσει σταθερές ενώσεις στον πυθμένα του ωκεανού, όπου εντοπίζεται έκλυση μεθανίου. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχει μια πιθανότητα ότι θα μπορούσαμε να εξαγάγουμε το μεθάνιο και το μετατρέπουν σε χρήσιμη ενέργεια, και να το αντικαταστήσει με το CO2. Με άλλα λόγια, θα μπορούσαμε να αντλήσουμε CO2 κάτω στον πυθμένα του ωκεανού ως αντικατάσταση για το μεθάνιο στα ένυδρων αερίων. Οι προκλήσεις που εμφανίζονται φυσικά είναι μεγάλες και η σκοπιμότητα έχει τεθεί υπό αμφισβήτηση, αλλά παραμένει μια εξαιρετικά ενδιαφέρουσα δυνατότητα που αξίζει να εξεταστούν.

Περισσότερα: Formation and properties of ice XVI obtained by emptying a type sII clathrate hydrate, Nature, DOI: 10.1038/nature14014

Πηγές: tovima, Institut Laue-Langevin