Czym jest gorący lód?

Pytanie

Pyta Krzysztof Ziółkowski

Właśnie obejrzałem w telewizji program „Zagadki Wszechświata”, w którym stwierdzono, że dzięki teleskopowi „Kepler” odkryto planetę zbudowaną z gorącego lodu, po dotknięciu którego można spłonąć. Z czego i jak powstaje taki lód? Temperatura, ciśnienie i co jeszcze ma wpływ na jego powstanie?

Odpowiedź

Odpowiada Leszek Czechowski

Jak wiemy z codziennego życia, związek wodoru i tlenu $H_{2} O$ może występować w różnych stanach skupienia: gazowym, ciekłym i stałym. Mniej znany jest fakt różnych postaci krystalicznych lodu wodnego. Przy ciśnieniu atmosferycznym i temperaturze typowej zimy, woda krystalizuje w postaci tzw. lodu $I_{h}$, gdzie $h$ oznacza układ heksagonalny. Typową formą kryształu krystalizującego w tym układzie są graniastosłupy i ostrosłupy sześciokątne, a także ostrosłupy dwunastokątne lub ostrosłupy podwójne (w tym układzie krystalizuje także grafit i wiele innych minerałów). Jeżeli ten lód oziębimy do temperatury $-100^{o}C$ to zmieni on formę krystaliczną na regularną i jego typową formą kryształów będą prostopadłościany (podobnie jak minerału halit, czyli NaCl znanego z kuchni :-) ). Jeżeli będziemy podwyższali ciśnienie to lód także będzie zmieniał swoją strukturę krystaliczną. Co ciekawsze, lód w fazach VII, X i XI występujący przy ciśnieniach powyżej 10 GPa, może istnieć także w bardzo wysokich temperaturach, czyli rzeczywiście można by się nim nawet poparzyć. Taki lód wytworzono w laboratoriach (supejonowy lód). Znamy obecnie co najmniej 18 postaci polimorficznych lodu.