В ходе нового исследования была рассчитана скорость образования льда. Это может иметь огромное значение для расчёта скорости восстановления ледников и крупных ледяных щитов.
Низкие температуры влияют как на живые, так и на неживые системы, в том числе на то, как живые клетки реагируют на холод и как в облаках на большой высоте образуется лёд. Более точное знание о начальных этапах замерзания может улучшить прогнозы погоды и климатические модели.
В своём последнем исследовании учёные изучили процесс, при котором при понижении температуры молекулы воды начинают притягиваться друг к другу, образуя в окружающей жидкости каплю твёрдого льда. Такие капли, как правило, быстро исчезают после образования, но иногда появляется достаточно крупная капля, которая достаточно стабильна, чтобы расти, а не таять.
Исследователи создали компьютерную модель воды, которая имитирует два атома водорода и один атом кислорода, содержащиеся в реальной воде. С помощью компьютерного моделирования исследователи рассчитали среднее время, необходимое для образования первого критического ядра при температуре 43 градуса по Цельсию, характерной для высотных облаков.
В итоге исследователи выяснили, что это время составляло одну миллионную долю секунды.
"Когда вода образует зародыши льда, обычно возникает комбинация кубической и гексагональной форм, но не было до конца понятно, почему это так", - сказал Амир Хаджи-Акбари, один из исследователей, в пресс-релизе. «Мы смогли проследить, как меняется форма ледяных капель в процессе нуклеации, и один из главных выводов нашей работы заключается в том, что на начальных этапах процесса нуклеации менее стабильная форма льда преобладает над более стабильной гексагональной формой».
Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.