مشاهده اولین بار یخ پلاستیک نوع ۷ فاز هیبرید آب که تنها در سیارات دوردست وجود دارد, دانشمندان برای نخستین بار موفق شدند فاز هیبریدی از آب را که به نام یخ پلاستیک نوع ۷ شناخته میشود، بهصورت تجربی مشاهده کنند. این نوع یخ، حالتی نادر و غیرمعمول از آب است که تا پیش از این تنها در مدلهای نظری پیشبینی میشد و احتمالاً در اقیانوسهای سیاراتی مانند نپتون یا قمر اروپای مشتری شکل میگیرد.
شرایط سخت و داغ برای شکلگیری یخ VII یخ پلاستیک نوع ۷ تنها در شرایطی تشکیل میشود که دمای بسیار بالا و فشارهای شدید بر آب اعمال گردد. در آزمایشی که در مؤسسه لولانژون در فرانسه انجام گرفت، محققان آب را تا ۶ گیگاپاسکال تحت فشار قرار دادند و دما را به ۳۲۷ درجه سانتیگراد بالا بردند. با استفاده از ابزارهای پیشرفته، تغییرات ساختاری این فاز یخ بهدقت رصد شد.
ساختار مکعبی با هیدروژنهای بینظم مشاهدات نشان داد که یخ VII اگرچه شبکه بلوری مکعبی دارد، اما اتمهای هیدروژن در آن نظم مشخصی ندارند.
برخی نظریهها میگفتند مولکولهای آب ثابت بمانند و تنها هیدروژنها متحرک شوند، اما اثبات این موضوع نیازمند تکنیکی بود که بتواند حرکات ریز اتمها را آشکار سازد. کاربرد پراکندگی نوترونی کوانتومی برای پاسخ به این پرسشها، محققان از روش پراکندگی الاستیک نوترونی کوانتومی بهره بردند که امکان ردیابی همزمان حرکات انتقالی و چرخشی ذرات را فراهم میکند.
ماریا رسینیو، فیزیکدان دانشگاه ساپینزا رم، توضیح میدهد سایر روشهای طیفسنجی قادر به انجام این کار نیستند. نتایج آزمایش، مدلی را تایید کرد که ۱۷ سال پیش با شبیهسازی کامپیوتری پیشبینی شده بود هیدروژنها در سطح میکروسکوپی میچرخند، اما این چرخش آزادانه نیست، بلکه الگوی پلکانی و مرحلهای دارد.
نقش پیوندهای هیدروژنی در پویایی یخ پژوهشگران این رفتار را ناشی از شکستن و برقرار مجدد پیوندهای هیدروژنی میان مولکولهای آب میدانند.
رمزگشایی تاریخچه سیارات و اقمار یخی نیز به کار آید. آیا گذار فاز تدریجی است یا ناگهانی؟
سوالی که همچنان ذهن دانشمندان را مشغول کرده، نحوه تبدیل فاز آب به یخ پلاستیک نوع ۷ است؛ آیا این گذار بهمرور زمان رخ میدهد یا بهصورت جهشی و ناگهانی؟ لیویا بووه، فیزیکدان دیگر از دانشگاه ساپینزا، فرضیه دارد که فاز پلاستیک ممکن است مقدمهای برای فاز فرایونی باشد؛ حالتی که در فشار و دماهای بالاتر اتفاق میافتد و در آن هیدروژنها آزادانه در شبکه اکسیژن حرکت میکنند.
او میافزاید سناریوی گذار مداوم بسیار شوقانگیز است، زیرا فاز پلاستیک احتمالاً در مراحل اولیه شکلگیری فاز فرایونی ظاهر میشود. نتایج این پژوهش در نشریه معتبر نیچر منتشر شده است و گشایش جدیدی در درک فیزیک آب در محیطهای سیارگان فراهم آورده است.
