Buz günlük hayatımızın o kadar yaygın bir kesimi ki, hakkında ne kadar az şey bildiğimizi fark etmiyoruz bile. İster kahvemizin içindeki o katı su hali olsun, isterse Dünya dışı gezegenlerin yüzeylerini kaplayan gizemli katmanlar, bilim insanlarının buz hakkında şimdi tam olarak cevaplayamadığı şaşırtan derecede uzun bir soru listesi var.
Şaşırtıcı bir biçimde, bilim insanları daima olarak büsbütün yeni buz tipleri keşfetmeye devam ediyor ve suyun farklı ortamlarda nasıl katılaştığına dair gizemi daha da derinleştiriyor.
XXI buzunun doğuşu: Sıvı sudan süratli sıkıştırma yolu
Kore Standartlar ve Bilim Araştırma Enstitüsü (KRISS) liderliğindeki memleketler arası bir takım, heyecan verici bir keşfi duyurdu. Nature Materials mecmuasında yayımlanan makaleye nazaran, bilim insanları oda sıcaklığında suyun süratle sıkıştırılmasıyla oluşan, büsbütün yeni bir buz fazı olan XXI buzunu keşfetti.
Bu yeni buz tipini bilhassa farklı kılan, daha evvel bilinen bir buz çeşidi olan VI buzu ile tıpkı basınç aralığında ortaya çıkması. VI buzunun ise Güneş Sistemi’ndeki Jüpiter’in uydusu Ganymede ve Satürn’ün uydusu Titan üzere buzlu uyduların derinliklerinde var olduğu düşünülüyor.
Kimyasal açıdan bakıldığında, sırf hidrojen ve oksijen içeren su, katı hale geçtiğinde 20 farklı kristal yapı oluşturabiliyor. XXI buzu, isminden da anlaşılacağı üzere, bu keşfedilen 21. saf buz dizilimi olarak kayıtlara geçti.
Çalışmanın kıdemli muharriri ve KRISS araştırmacısı Geun Woo Lee, “Böylesine kolay bir gerecin nasıl bu kadar farklı kristal fazı oluşturabildiğine dair cevaplanmamış birçok soru var” diyerek, araştırmalarının temel hedefinin “sudan buza kristalleşmenin detaylı yollarını anlamak” olduğunu belirtiyor.
Araştırmacılar, bu yeni buz formlarını bulmak için farklı sıcaklık ve basınçlarla deneyler yaparak, su moleküllerinin kendilerini buza dönüştürdüğü çeşitli yolları belirlemeye odaklandı. Deney sırasında grup, VI buzu formunun oluşması beklenen basınç bölgesi içinde bâtın bir kristalleşme yolu keşfetti.
Lee, bu keşfi şöyle açıklıyor: “Suyun süratli bir biçimde sıkıştırılması, olağanda VI buza kristalleşmiş olması gereken basınçlarda bile sıvının daha yüksek basınçlara kadar sıvı kalmasını sağlıyor.“
VI buzuna giden bu yolda, XXI buzu yarı kararlı bir yapı olarak oluşuyor. Yarı kararlı olmak, buzun bir faz ile başkası ortasında hassas bir istikrar durumunda kalması ve araştırmacıların belirttiği üzere, öteki bir buz çeşidi bu şartlarda daha kararlı olsa bile makul bir mühlet varlığını koruyabilmesi manasına geliyor.
Dev X-ışını lazerleri ile yapı analizi
Bu keşfi gerçekleştirmek için bilim insanları, “steroidli bir fındık kırıcıya” benzeyen, olağan hava basıncının 20.000 katına kadar çok basınç üretebilen iki elmas örs hücresi kullandı. Takım, hücrelerdeki su moleküllerini daima sıkıştırıp gevşetirken, Avrupa XFEL’deki dev X-ışını lazerleri, buzun içindeki her mikrosaniye değişimi kaydetti.
Ardından, Almanya’daki DESY Merkezi’nde bulunan PETRA III isimli parçacık hızlandırıcısını kullanarak XXI buzu’nun kesin kristal yapısı belirlendi. Tahliller, bu yeni fazın tetragonal bir kristal yapısına sahip olduğunu ve daha evvel görülen hiçbir buz fazına benzemediğini ortaya koydu.
Çalışmanın ortak muharriri ve DESY Merkezi’nden fizikçi Rachel Husband, bu bulguların daha fazla sayıda yüksek sıcaklıkta yarı kararlı buz fazının ve bunlarla bağlı geçiş yollarının var olabileceğini gösterdiğini belirtiyor. Husband, bu tıp ileri araştırmaların gelecekte buzlu uyduların iç bileşimine dair orijinal bilgiler sunabileceğini ekliyor.
Lee’nin de dediği üzere: “Su, kozmostaki en gizemli hususlardan biri. Bu kadar kolay iki elementin bu kadar çok farklı faz çeşidi oluşturması inanılmaz. Şimdi keşfedilmemiş öbür buz kristali fazları olduğuna inanıyoruz.“
