Známá struktura slaného ledu (vlevo) má jednu molekulu NaCl (žluté a zelené kuličky) na dvě molekuly vody (červené a růžové kuličky). Rentgenové snímky umožnily vědcům určit polohu jednotlivých atomů i v nových strukturách. Střední struktura má dvě molekuly chloridu sodného na každých 17 molekul vody a zůstává stabilní i při poklesu tlaku téměř na úroveň vakua. Struktura vpravo má jednu molekulu chloridu sodného na každých 13 molekul vody a je stabilní pouze při vysokém tlaku. Kredit: Baptiste Journaux/University of Washington

Objevili 2 nové hydráty soli, mohly by být třeba na Europě

NaCl x 8,5 H2O a NaCl x 13 H2O.

Na povrchu Jupiterova měsíce Europy nacházíme nápadné rudé pruhy, na povrchu Ganymedu zase podobné útvary bílé. Vědci předpokládají, že se jedná o zmrzlé směsi vody a solí, ale jejich přesnější chemický podpis zůstává dosud záhadou. Neodpovídají zřejmě žádné dosud známé látce (sloučenině, směsi…).
Běžný hydrát soli („slaný led“) obsahuje v krystalické struktuře na 1 molekulu chloridu sodného na 2 molekuly vody. Dva nové hydráty, připravené za vysokých tlaků a nízkých teplot, se však podstatně liší. V jednom z nich připadají 2 molekuly NaCl na každých 17 molekul vody, ve druhém 1 molekula NaCl na každých 13 molekul vody. To by vysvětlovalo, proč jsou signatury z povrchu Jupiterových měsíců „vodnatější“, než se očekávalo.
Vědci z University of Washington a dalších institucí stačili kapku slané vody mezi dvěma diamanty o velikosti zrnek písku na 25 000násobek atmosférického tlaku. Průhledné diamanty přitom umožnily sledovat průběh procesu pod mikroskopem. „Snažili jsme se změřit, jak přidání soli změní množství ledu, které můžeme získat, protože sůl ve vodě působí jako nemrznoucí směs. Když jsme zvýšili tlak, viděli jsme ke svému překvapení, že tyto krystaly začaly růst,“ uvádí hlavní autor studie Baptiste Journaux z University of Washington.
Kombinace nízké teploty a vysokého tlaku vytvořená v laboratoři by mohla být na Jupiterových měsících běžná. Nad podzemními oceány se zde může nacházet až 10 km ledu. Na dně oceánů by se pak mohly vyskytovat ještě hustší varianty slaného ledu (představme si to tak, že v závislosti na tlaku k molekule NaCl do krystalové mřížky nacpeme víc molekul vody?).
Nově objevené hydráty sice vznikají za vysokého tlaku, ale varianta NaCl x 8,5 H2O zůstává stabilní i za nižších tlaků. Při atmosférickém tlaku je stabilní až do -50 °C, takový led by se tedy vyskytovat i v nějakém slanějším prostředí v Antarktidě. Z druhé strany při nižších teplotách vydrží až téměř k vakuu (nějaká prohlubeň na Měsíci?).
Samozřejmě zbývá ještě maličkost – zjistit, zda se signatury z ledových měsíců shodují se signaturami z nově objevených hydrátů. V opačném případě by šlo o zajímavé látky, ale původní hádanka by zůstala nerozluštěna.
Nové formy ledu mají vztah k otázce, nakolik může kapalná voda zůstávat stabilní i v exotických podmínkách. Přítomnost podobných ledů by měla důsledky i pro složení samotného kapalného oceánu (poznámka: zůstávalo by více soli na nemrznoucí směs, zase ale v slanějším roztoku jiná chemie?). Výzkum proto souvisí i s exobiologií. Jinak jde samozřejmě o výsledek zajímavý pro fyzikální chemii obecně; a protože hydráty se mohou využívat třeba pro ukládání energie, potenciálně se zde nabízejí i praktické aplikace.

Journaux, Baptiste, On the identification of hyperhydrated sodium chloride hydrates, stable at icy moon conditions, Proceedings of the National Academy of Sciences (2023). DOI: 10.1073/pnas.2217125120
Zdroj: University of Washington / Phys.org

Poznámka PH: Moc se mi nelíbí označení led, modré skalici také neříkáme led, ani hluboko pod nulou. Ale používám dle průvodní tiskové zprávy.

Ganymedes, v pravých barvách. Zdroj: NASA/JPL, licence obrázku public domain
Europa. NASA/JPL/DLR. Volné dílo.

Sb20Au12K: Kuriózní klecová molekula z kovů

Chemikové z tří čínských univerzit a Universidad San Sebastián v Chile poprvé připravili molekulu podobnou …

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close