물을 가져가세요. 염화나트륨을 추가합니다. 식히고 짜서 짭짤한 얼음을 만드세요.

Mar 07, 2023

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이전에는 볼 수 없었던 실험실에서 생성된 화합물은 태양계 외부의 얼음 달에 자연적으로 존재할 수 있습니다.

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케네스 장

과학자들은 아마도 지구에는 자연적으로 존재하지 않지만 태양계에서 더 멀리 떨어진 얼음 위성에서 발견될 수 있는 두 가지 새로운 형태의 염 얼음을 발견했습니다.

"이러한 구조는 이전에 설명된 어떤 것과도 전혀 다릅니다"라고 워싱턴 대학의 지구 및 우주 과학 조교수인 Baptiste Journaux가 말했습니다.

Proceedings of the National Academy of Sciences 2월 20일자에 Journaux 박사와 그의 동료들은 지구상에서 발견되는 가장 흔한 두 가지 물질인 물과 염화나트륨(테이블로 더 잘 알려져 있음)의 두 가지 새로운 고체 얼음 조합을 설명합니다. 소금.

새로 발견된 결정은 예기치 않게 염수를 저온으로 냉각시키고 고압으로 압착했을 때 형성되었습니다.

바닷물은 지구상에 풍부합니다. 결국 바닷물은 바다를 채우고 있습니다. 그리고 화학자들은 그것이 지구 조건에서 어떻게 작용하는지 오랫동안 알고 있었습니다. 이 행성의 얼음은 염분이 거의 없습니다.

실제로 염화나트륨(각 분자는 하나의 나트륨 원자와 하나의 염소 원자로 구성됨)은 흔히 물의 어는 온도를 낮추는 부동액으로 생각됩니다. 이것이 바로 눈보라가 치는 동안 도로에 퍼지는 이유입니다. 짠물이 얼면 형성되는 얼음 결정은 나트륨과 염화물 이온이 남은 액체로 밀려난 순수한 물로 만들어집니다.

온도가 충분히 낮으면 잔류 초염수는 고체화되기 시작하여 수분을 함유한 단단한 결정 또는 수화물인 하이드로할라이트를 형성합니다. 하이드로할라이트는 염화나트륨 각각에 대해 두 개의 물 분자로 구성됩니다.

최근 수십 년 동안 행성 과학자들은 외부 태양계에서 얼음 지각 아래에 액체 바다가 있는 수많은 세계를 발견했습니다. 여기에는 목성의 두 위성인 유로파와 가니메데, 토성의 두 위성인 타이탄과 엔셀라두스가 포함됩니다. Journaux 박사는 이 세계의 바다가 얼지 않도록 하는 데 소금이 하는 역할을 연구하고 싶었습니다.

그러한 조건을 재현하기 위해 약간의 염수를 화씨 영하 190도까지 냉각시킨 다음 두 개의 다이아몬드 조각 사이에 압착하여 공기가 지구 표면에서 우리를 누르는 평방 인치당 14.7파운드의 최대 25,000배에 달하는 압력을 가했습니다. .

Journaux 박사는 "처음에 우리는 염화나트륨과 소금의 부동액 효과를 연구하고 싶었기 때문에 이러한 실험을 수행했습니다. 왜냐하면 이것이 지구 해양에서와 마찬가지로 외계 해양에서도 아마도 가장 흔한 용질로 예측되기 때문입니다"라고 Journaux 박사는 말했습니다. "우리는 지구에서 보는 것과 다소 유사한 것을 볼 것으로 예상했는데, 이는 얼음이 자라면서 소금이 얼음에서 거부되는 것입니다."

대신 부동액이 얼었습니다.

Journaux 박사는 “우리는 전혀 예상하지 못했던 새로운 결정체를 갑자기 발견했습니다.”라고 말했습니다. "그럼 정말 우연한 일이군요."

결정체는 폭이 최대 약 1/250인치, 즉 대략 사람 머리카락 너비만큼 작았습니다.

결정에서 반사되는 엑스레이는 과학자들에게 두 개의 새로운 수화물이 생성되었음을 보여주었습니다. 하나는 물 분자 17개마다 염화나트륨 분자 2개로 이루어진 결정 구조를 갖고 있었습니다. 그것은 화씨 영하 100도의 온도와 일반적인 대기압의 5,000배에 달하는 압력에서 형성되었습니다. 더 높은 압력에서는 염화나트륨 분자당 13개의 물 분자가 있는 염도가 낮은 또 다른 수화물이 형성되었습니다.

과학자들은 세 번째 형태의 징후도 보았지만 바늘 모양의 결정은 너무 얇아서 결정 구조를 연구할 수 없었습니다. Journaux 박사는 "매우 아름답지만 너무 얇아서 데이터를 얻기가 어렵습니다."라고 말했습니다.

새로운 수화물은 유로파의 미스터리를 설명하는 데 도움이 될 수 있습니다. 2019년 허블 우주 망원경을 사용한 관측에서는 달 표면에 노란색 줄무늬가 있는 염화나트륨이 명확하게 확인되었습니다. 순수한 소금 알갱이 형태일 가능성은 거의 없지만, 특정 화합물의 지문을 식별하는 표면에 흡수된 적외선의 색상과 같은 다른 관찰에서는 소금 수화물인 하이드로할라이트의 확실한 징후가 나타나지 않았습니다.