إن الطبقة العليا للجليد تسلك سلوك الماء السائل، حتى درجة الحرارة -30 درجة مئوية، وقد قام علماءٌ من معهد AMOLFوهو معهد أبحاثٍ في هولندا، بتوضيح ذلك باستخدام التقنية الحديثة لقياسٍ حسّاسٍ ودقيقٍ للسطح.
عند درجات الحرارة المنخفضة أكثر تصبح طبقة السائل السطحي رقيقةً جدًا، نشر الباحثون نتائج اكتشافاتهم في المجلة العلمية الألمانية (الكيمياء التطبيقية – Angewandte Chemie) بأن أحد أهم الأسباب التي تجعل الجليد مسببًا للانزلاق هو أن الطبقة العليا له أقرب للميوعة منها إلى الصلابة، ويمتلك الباحثون في أمستردام، نتائج تجريبيةً تثبت أن سطح الجليد لديه نفس خصائص الماء السائل، حتى الدرجة -30 درجة سيليسيوس، وهذه الطبقة الرقيقة من الماء تفسر تجمُّد مكعبين من الجليد عندما ينجمعان معا (يحتكّان معًا)، والذي لا يحدث مع بقية المواد في الطبيعة.
وقد درس الباحثان ويلبيرت سميت و هيوب بكر من معهدAMOLF القوة التي تربط بين جزيئات الماء في الطبقة العليا من الجليد، وبما أن السطح رقيقٌ جدًا، فقد استخدما تقنية حساسةً جدًا، ليتمكنا عن طريقها من تصوُّر سلوك الجزيئات في الطبقة العليا من السطح، فأجهزة القياس السابقة لم تكن تميِّز بين الطبقة العليا والطبقات الأخرى من الجليد.
وتوصلا إلى أن هذه الطبقة العلوية السائلة، تتناقص ثخانتها كلما انخفضت درجة الحرارة، فقد تنخفض من أربعة طبقاتٍ جزيئيةٍ عند درجة حرارة -3 سيليسيوس إلى طبقتين جزئيتين عند الدرجة -30 سيليسيوس.
ولكن عند خفض درجة حرارة الجليد أكثر وأكثر، تتجمّد أيضاً الطبقة الخارجية حتى آخر طبقةٍ جزيئية، وهذا هو أحد الأسباب التي تجعل الجليد أقل انزلاقًا عند درجات حرارةٍ أدنى من -30 درجة سيلسيوس، وفي هذه الظروف يصبح التزلج على الجليد أكثر صعوبةً كلما انخفضت درجة الحرارة.
استخدم الباحثون تقنيةً متقدمةً تدعى التحليل الطيفي لمجموع الترددات المولدة (sum-frequency generation spectroscopy) ، و تسمح هذه التقنية بتسجيل سلوك الطبقة السطحية من الجليد بدقةٍ عاليةٍ وبصورةٍ محددة، بدون تقديم أية معلوماتٍ عن الطبقات الدُّنيا، تعمل تلك التقنية من خلال إضاءة السطح بشعاعي ليزر قويين بسرعةٍ عاليةٍ جدًا (من رتبة الفيمتوثانية) وفي الظروف المناسبة، عند ذلك يتفاعل الشعاعان الضوئيان فقط مع الجزيئات المتواجدة في الطبقة السطحية، مما ينتج شعاعًا ضوئيًا بلونٍ مختلف، ومن ثم يمكن الحصول على معلوماتٍ تفصيليةٍ عن التركيبة الجزئية لهذه الطبقة السطحية عن طريق تحليل لون وقوة هذا الشعاع.
- ترجمة: ديالا الاحمدية
- تدقيق: م. قيس شعبية
- تحرير: ناجية الأحمد
- المصدر
