Led číslo XVII

Není led jako led. V laboratořích lze vodu donutit k mrznutí do velmi roztodivných forem pevného skupenství. Tým chemiků z Ameritas University pod vedením Xiao Cheng Zenga už má za sebou objev tzv. nebraského ledu.

Ten má molekuly vody uspořádané v dvourozměrných „krystalech“ a k jeho zvláštnostem patří, že se při přechodu do pevného skupenství neroztahuje jako běžný led, ale naopak se smršťuje.

V nové studii publikované ve vědeckém časopise Science Advances představil Zengův americko-čínský tým zcela nový typ ledu. Ten by měl mít mezi všemi dosud známými formami pevného skupenství vody bezkonkurenčně nejnižší hustotu.

„Provedli jsme bezpočet výpočtů, abychom si byli jistí, že nejde jen o led s velmi nízkou hustotou, ale zřejmě o led se zcela nejnižší známou hustotou,“ přibližuje snažení svého týmu Xiao Cheng Zeng.

Vědci modelovali chování vody v širokém rozsahu tlaků a teplot, za kterých kapalina tuhne a přechází do pevného skupenství ve formě tzv. klatrátu. V té jsou molekuly vody uspořádány do mřížky a v jednotlivých „komůrkách“ mají uzavřeny další molekuly.

Teoretické výpočty naznačovaly, že klatráty si udrží stabilitu, pouze když v jejich komůrkách uvíznou cizí molekuly. Například ve věčně zmrzlé půdě nebo v chladných hlubinách oceánů vznikají stabilní klatráty „věznící“ ve své mřížce molekuly metanu.

Zeng a jeho spolupracovníci ale došli složitými výpočty a modelováním na výkonných počítačích k závěru, že za určitých okolností zůstávají stabilní i „prázdné“ klatráty, které ve své mřížce žádné jiné molekuly neuzavírají.

Vznik klatrátů vyžaduje speciální podmínky. Nová forma klatrátového ledu odhalená Zengovým týmem by se vytvářela při teplotě – 23°C za tlaku čtyřikrát vyššího, než jaký vládne na nejhlubším místě světových oceánů – na dně Mariánského příkopu.

Při absolutní nule by byl k vytvoření této formy ledu zapotřebí tlak ještě větší. Zhang jej přirovnává k tlaku na člověka nesoucího na zádech 300 velkých dopravních tryskových letadel Boeing 747.

Na začátku tvorby nejlehčího dosud známého ledu se budou do klatrátu uzavírat cizí molekuly. Jakmile ale voda ztuhne, bude možné ze vzniklých klatrátových komůrek cizí molekuly odsát ve vakuu. „Prázdný“ klatrát bude o čtvrtinu lehčí než dosud nejlehčí známá forma ledu.

Pokud se podaří existenci toho ledu potvrdit, dostane se mu oficiálního označení „led XVII“ a stane se spolu s přírodním ledem, na který se v letošní zimě milovníci bruslení pod otevřeným nebem většinou marně těšili, celkem osmnáctou známou formou pevného skupenství vody.