Buz 0: Bilim İnsanları Sıra Dışı Yeni Bir Buz Formu Keşfetti
Japon araştırmacılar, su yüzeyinin yakınında oluşan ve bilimsel anlayışı yeniden tanımlama ve teknoloji ve iklim çalışmalarını etkileme potansiyeline sahip yeni bir buz türü olan buz 0’ı keşfettiler.
Japonya’dan araştırmacılar, aşırı soğutulmuş suda buz kristallerinin oluşumunu başlatabilen buz 0 adı verilen yeni bir buz türü keşfettiler. Çalışmaları, buz 0 benzeri yapılar nedeniyle su damlacıklarının yüzeyinin yakınında buz çekirdeklenmesinin meydana gelebileceğini ortaya koyarak uzun süredir devam eden bir tartışmayı çözdü. Bu bulgular, buz oluşumuna ilişkin anlayışımızı geliştirerek iklim çalışmaları ve gıda bilimleri de dahil olmak üzere çeşitli alanlar için önemli sonuçlar doğuruyor.
Buz, çoğu insanın fark ettiğinden çok daha karmaşıktır ve bilim, basınç ve sıcaklığın çeşitli kombinasyonları altında oluşan 20’den fazla farklı çeşidini tanımlamıştır. İçeceklerimizi soğutmak için kullandığımız buz I olarak bilinen tür, Dünya’da doğal olarak oluşan birkaç formdan biridir. Yakın zamanda, Japonya’dan araştırmacılar başka bir tür daha keşfettiler: buz 0, aşırı soğutulmuş suda buz kristallerinin oluşumunu başlatabilen alışılmadık bir buz formu.
Sıvı suyun yüzeyine yakın buz oluşumu, buz 0 olarak bilinen nadir bir buz türüne benzer bir yapıya sahip minik kristal öncüllerden başlayabilir. Nature Communications’da yakın zamanda yayınlanan bir çalışmada, Tokyo Üniversitesi Endüstri Bilimleri Enstitüsü’ndeki Sosyal İşbirliği Araştırma Departmanı “Don Koruma Bilimi”nden araştırmacılar , bu buz 0 benzeri yapıların bir su damlasının çekirdeğinde değil, yüzeyinde donmasına neden olabileceğini gösterdi. Bu keşif, uzun zamandır devam eden bir bilmeceyi çözüyor ve buzun nasıl oluştuğuna dair anlayışımızı yeniden tanımlamamıza yardımcı olabilir.
Buz Çekirdeklenme Süreci
Buzun kristalleşmesi, buz çekirdeklenmesi olarak bilinir, genellikle heterojen olarak veya başka bir deyişle katı bir yüzeyde gerçekleşir. Bunun normalde sıvının katıyla buluştuğu su kabının yüzeyinde gerçekleşmesi beklenir. Ancak bu yeni araştırma, buz kristalleşmesinin suyun yüzeyinin hemen altında, havayla buluştuğu yerde de gerçekleşebileceğini gösteriyor. Burada buz, buz 0 ile aynı karakteristik halka şeklindeki yapıya sahip küçük öncüllerin etrafında çekirdeklenir.
Çalışmanın baş yazarı Gang Sun, “Simülasyonlar, izotermal koşullar altında bir su damlasının serbest yüzeyin yakınında kristalleşme olasılığının daha yüksek olduğunu gösterdi” diyor. “Bu, kristalleşmenin yüzeyde mi yoksa içeride mi daha kolay gerçekleştiğine dair uzun süredir devam eden bir tartışmayı çözüyor.”
Buz 0 Öncülleri
Buz 0 öncülleri, aşırı soğutulmuş suya çok benzeyen bir yapıya sahiptir ve bu da su moleküllerinin, kendilerini doğrudan normal buzun yapısına dönüştürmelerine gerek kalmadan, ondan daha kolay kristalleşmelerine olanak tanır. Küçük buz 0 öncülleri, suyun yüzey geriliminin neden olduğu negatif basınç etkilerinin bir sonucu olarak kendiliğinden oluşur. Bu öncüllerden kristalleşme başladığında, buz 0’a benzer yapılar kendilerini daha tanıdık buz I’e hızla yeniden düzenler.
Kıdemli yazar Hajime Tanaka, bu çalışmanın geniş kapsamlı çıkarımlarını vurgulayarak, “Suyun yüzey kristalleşmesinin mekanizmasına ilişkin bulguların, su kristalleşmesinin kritik bir rol oynadığı iklim çalışmaları ve gıda bilimleri de dahil olmak üzere çeşitli alanlara önemli katkılar sağlaması bekleniyor.” dedi.
Buzun ve nasıl oluştuğunun daha ayrıntılı anlaşılması, çeşitli çalışma alanlarına paha biçilmez bir içgörü sağlayabilir. Bu çalışma, örneğin buz 0 benzeri öncüller aracılığıyla buz oluşumunun bulutlarda bulunanlar gibi küçük su damlacıklarında çok daha belirgin bir etkiye sahip olabileceği meteorolojide özellikle önemli olabilir. Buzun anlaşılması, gıda bilimlerinden klimaya kadar teknolojide de faydalar sağlayabilir.
