• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Fysik
    En undersökning av tunna flytande filmer vid gränssnitt mellan is- och lermaterial

    Med sina mått, forskare kan nu bättre förstå processerna som sker i permafrostjordar vid gränsskiktet mellan is och lermaterial. Upphovsman:Pixabay / Arcaion

    För is, så kallad 'ytsmältning' postulerades redan på 1800-talet av Michael Faraday:Redan under själva smältpunkten, dvs 0 ° C, en tunn flytande film bildas på den fria ytan på grund av gränssnittet mellan is och luft. Forskare under ledning av Markus Mezger, gruppledare vid Max Planck Institute for Polymer Research (avdelning för Hans-Jürgen Butt) och professor vid universitetet i Wien, har nu studerat detta fenomen mer i detalj vid gränssnitt mellan is- och lermineraler.

    I naturen, denna effekt är särskilt intressant i permafrostjord - dvs. jordar som är permanent frusna. Ungefär en fjärdedel av landområdet på norra halvklotet täcks av permafrost. Dessa består av en blandning av is och andra material. Mikroskopiskt tunna trombocyter bildades under geologisk tid genom vittring av lermineraler. Liknar en svamp, mycket vatten kan komma in i de smala slitsporerna mellan de tunna trombocyterna, förvaras där, och frysa. Därför, det finns mycket kontaktyta mellan is- och lermineraler. För varje gram lermineral, det finns cirka 10 kvadratmeter yta! Detta orsakar en relativt hög andel flytande vatten i det gränssnittsinducerade smältskiktet redan under 0 ° C.

    Forskarna har nu undersökt hur snabbt vattenmolekylerna rör sig i det tunna smältskiktet vid gränsen mellan is och lermineral. Detta värde, känd som självdiffusion, är direkt kopplad till vattnets viskositet. För tre olika mineraler, det har visat sig att vattnets viskositet i det gränssnittsinducerade smältskiktet ibland är betydligt högre än vanligt vatten-dvs. molekylerna är begränsade i sin rörelseförmåga eftersom skiktet är mer visköst. Dessa resultat kan hjälpa till att bättre förstå olika fenomen i framtiden, såsom permafrostens mekaniska stabilitet, transport av växtnäring och föroreningar, och geokemiska reaktioner såsom jonbytesprocesser vid is/mineralgränssnitt.

    För deras mått, Mainz-forskarna samarbetade med partners vid forskningsreaktorerna vid TU München och Institut Laue-Langevin i Grenoble, Frankrike. De neutroner som genereras i reaktorerna där träffar provet med en viss hastighet. Liknar en boll som studsar tillbaka från ett fordon som rör sig mot det med en högre hastighet, hastighetsmätningar av neutronerna spridda från provet gör att man kan dra slutsatser om vattenmolekylernas rörelse i det gränssnittsinducerade försmältningsskiktet.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com