Мария Иванова
Каждую зиму тысячи людей получают травмы, поскользнувшись на льду, причем даже в морозную погоду. Но почему твердый лед будто бы покрыт слоем незамерзающей воды? Портал sciencenews.org рассказал о последнем открытии китайских ученых.
Жидкое покрытие льда появляется даже при температурах ниже точки замерзания благодаря феномену под названием «предварительное плавление». Данный слой выполняет роль своего рода смазки, которая объясняет, почему лед такой скользкий даже при низкой температуре. Однако ученые долгое время не могли полностью разобраться в свойствах необычной поверхности льда.
Новое исследование сотрудников Пекинского университета пролило свет на эту загадку. При помощи атомно-силовой микроскопии специалисты измерили расположение атомов на поверхности льда. Они выяснили, что, при температуре примерно -150 по Цельсию, поверхность состоит не из одного, а из двух типов льда. А феномен предварительного плавления возникает из-за дефектов в его структуре.
В обычных условиях молекулы воды, входящие в состав льда, пребывают в форме гексагональных сеток, размещенных слоями друг на друге. Такой лед называют льдом lh — он и стал предметом любопытства китайских ученых. Однако они обнаружили, что поверхность льда не была полностью гексагональной. Микроскопия показала, что она состояла из двух регионов — lh и lc. Последний отличается строением сетки: гексагоны сдвинуты таким образом, что их структура напоминает расположение атомов углерода в бриллианте.
На границах между двумя типами льда исследователи нашли структурные дефекты, которые возникли из-за того, что строение сеток немного различается. А когда ученые повысили температуру на пару градусов, эти дефективные регионы стали шире. По мнению авторов научной работы, именно этот процесс сигнализирует о начале предварительного плавления.
По мере роста температуры дефект структуры постепенно покрывает всю поверхность льда, что и создает скользкую прослойку. Правда, пока что сотрудники университета провели опыт при гораздо более низких температурах, чем встречаются в повседневной жизни. Не говоря уже о том, что эксперимент проходил в вакууме — иначе молекулы воды бы отделились от льда.
