Struktury lodowe odkrywają tajemnice wszechświata
Na międzygwiezdnym pyle we wszechświecie odnajdywane są bardzo zimne warstewki lodu, ale szczegółowa informacja nt. struktury tych warstewek nie jest łatwo dostępna - mówią naukowcy. Obecnie najnowsza technologia daje naukowcom szansę na stworzenie warstewek lodowych w warunkach chłodu podobnych do tych występujących w kosmosie i zbadanie ich struktury molekularnej. Dzięki temu naukowcy zyskają wskazówki, które pomogą im w zrozumieniu rozmaitych, intrygujących zagadnień, w tym abiogenezy, czyli pochodzenia życia na Ziemi. Warsztaty badawcze zorganizowane przez Europejską Fundację Nauki (ESF) skoncentrowały się na podejmowanych obecnie nowatorskich badaniach struktur lodu. Dla większości z nas lód jest synonimem zamrożonej wody, którą chętnie dodajemy do letnich napojów. Niemniej lód jest czymś więcej niż widać na pierwszy rzut oka, jak wykazały warsztaty zorganizowane ostatnio w Granadzie, Hiszpania, których głównym celem było wypracowanie pomysłów na temat przyszłej sieci europejskiej skupiającej się na tym zagadnieniu. Wydarzenie odbyło się pod wspólnym kierownictwem dr Julyana Cartwrighta, eksperta od struktury lodu w andaluzyjskim Instytucie Nauk o Ziemi (IACT) Hiszpańskiej Rady ds. Nauki (CSIC) i na Uniwersytecie w Granadzie, Hiszpania, oraz C. Ignacio Sainz-Diaza również z IACT. Według dr Cartwrighta badania struktury lodu mogą doprowadzić do rewolucyjnego przełomu w innych dziedzinach oraz zaowocować wieloma zastosowaniami przemysłowymi. Niektóre ze zdumiewających właściwości lodu znane są od dawna. Na przykład to jedyna niemetaliczna substancja, która rozszerza się w czasie zamarzania. Warsztaty skupiały się na wielu eksperymentalnych i teoretycznych punktach widzenia dotyczących nie tylko lodu z wody, ale również innego typu lodu i skondensowanych ciał stałych z różnego typu gazów występujących w skrajnych warunkach kosmicznych. Objęły one również tematy dotyczące polimorfizmu i poliamorfizmu lodu, nukleacji, morfologii, reaktywności i spektroskopii. W centrum zainteresowania znalazł się lód w kosmosie. Lód występuje na małych drobinach pyłu, ale również na asteroidach, kometach, zimnych księżycach i planetach, jak również od czasu do czasu na planetach takich jak Ziemia, gdzie może rozwijać się życie. Prawdopodobnie najbardziej znaną formą lodu w kosmosie są pierścienie Saturna. Zbudowane są one z drobin lodu oraz innych okruchów i pyłu. W niskich temperaturach panujących w kosmosie lód tworzy się w temperaturze od 3 do 90 stopni powyżej zera bezwzględnego, które wynosi minus 273,15 stopni Celsjusza. Przy tak niskich temperaturach lód może tworzyć w mezoskali (o stopień wyższa od mikroskali) struktury inne niż w warunkach panujących na Ziemi. W niektórych przypadkach struktury te mogą mieć formę bardziej amorficzną, jak szkło z cząsteczkami zamarzniętymi w kosmosie, niż kryształową. Wielu naukowców zaobserwowało, że w pewnych warunkach lód może tworzyć formy biomimetyczne. Inaczej to ujmując, struktury przypominające naturalne formy żywe takie jak liście palmy czy robaki, a nawet - na mniejszą skalę - bakterie. Z uwagi na powyższe dr Cartwright zwrócił uwagę, że naukowcy nie powinni zakładać, że struktury przypominające naturalne formy życia, odnajdywane w obiektach z kosmosu, takich jak skały marsjańskie, są dowodem na rzeczywiste występowanie tam życia. "Jeżeli ktoś znajdzie się na innej planecie i zauważy tam niewielkie struktury przypominające palmę lub robaka nie powinien zaraz zwoływać konferencji prasowej, aby ogłosić odnalezienie obcych form życia" - powiedział dr Cartwright. Ta zdolność naśladowania żywych struktur sugeruje, że to natura mogła kopiować z fizyki. "Nie ma wątpliwości, że biologia wykorzystuje fizykę. W istocie, jakże mogłoby być inaczej? Zatem nie powinniśmy się dziwić, że czasami struktury biologiczne wyraźnie wykorzystują proste zasady fizyki. Wówczas, cofając się w czasie, wydaje się zasadnym założyć, że w momencie pojawienia się pierwszych form życia, wykorzystywały one jako pojemnik coś dużo prostszego niż dzisiejsza błona komórkowa, prawdopodobnie pewien rodzaj prostego pęcherzyka typu bańka mydlana " - powiedział dr Cartwright. "Ten rodzaj pęcherzyka można odnaleźć obecnie w systemach abiotycznych, również w warunkach wysokich temperatur, w chemii powiązanej z "czarną zawiesiną" na dnie morskim, którą uznaje się teraz za potencjalne źródło początków życia, ale również w chemii lodu morskiego." To zagadnienie będzie dalej badane w ramach projektów zapoczątkowanych podczas warsztatów ESF.
Kraje
Hiszpania