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La glace dans l’Univers : en quoi la glace de l’espace est-elle différente de la glace sur Terre ?
Sur la Terre que nous connaissons, la glace est présente presque partout. Que ce soit dans l'Arctique froid ou dans les glaciers alpins, ce que nous voyons souvent est une couche de glace blanche et de neige. Cependant, lorsque nous regardons loin dans l’espace, la façon dont la glace se forme et existe est très différente. L’écart entre les deux a conduit les scientifiques à commencer à explorer en profondeur ces mystérieux phénomènes naturels, ce qui contribue à expliquer l’histoire et l’évolution de l’univers.
La majeure partie de la glace de l’univers est sous forme amorphe, tandis que l’étonnante glace de la Terre est cristalline, principalement de forme hexagonale.
Diversité de la glace et changements de phase
Les changements de pression atmosphérique et de température induisent différentes phases de la glace, qui modifient leurs propriétés et leur géométrie moléculaire. Les scientifiques ont observé à ce jour 21 phases de glace, y compris la glace cristalline et la glace amorphe. Ces phases ont été découvertes sur la base de diverses techniques expérimentales, telles que la pression appliquée, la force appliquée et la formation spontanée de particules. Sur Terre, la phase la plus courante est la glace hexagonale (glace Ih), mais d'autres formes de glace peuvent être trouvées dans des conditions de pression et de température plus extrêmes.
Dans l’espace, ces phases peuvent se former naturellement, offrant une perspective unique sur les propriétés chimiques et physiques de l’univers. Leur existence est étroitement liée aux conditions environnementales, et les scientifiques tentent également de reproduire l’atmosphère dans ces conditions extrêmes par le biais de simulations et d’expériences.Dans l’espace, la glace au cyanure amorphe est la forme de glace la plus courante et la phase la plus courante de l’univers.
La structure de la Terre et de la glace cosmique
La glace terrestre existe principalement sous forme cristalline, avec une structure proposée pour la première fois par Linus Pauling en 1935 appelée réseau de sulfure de zinc. Cette structure fait que les molécules d'eau sont disposées de manière tétraédrique dans la glace, ce qui donne à la glace une propriété unique : sa densité est plus faible à l'état solide qu'à l'état liquide.
Cette disposition permet d'expliquer pourquoi l'eau se dilate lorsqu'elle gèle en refroidissant, ce qui fait flotter la glace à la surface de l'eau. En revanche, la glace dans l’univers, en particulier la glace amorphe, n’a pas cette structure ordonnée à longue portée, mais apparaît plutôt sous la forme d’un arrangement atomique désordonné, ce qui renforce encore sa valeur pour la recherche scientifique.Dans la glace terrestre, les atomes d'oxygène sont regroupés selon une symétrie hexagonale avec des angles de liaison presque tétraédriques.
La formation de la glace et la distribution des atomes d'hydrogène
Un phénomène intéressant est que dans la structure de la glace, les positions des atomes d’hydrogène sont quelque peu aléatoires. Cela permet d’énormes différences entre les différentes phases de glace, même dans les mêmes conditions. Dans l’espace, en raison de la pression et de la température extrêmes de l’environnement, ces atomes d’hydrogène ne peuvent pas rester longtemps dans un état ordonné, formant ainsi de la glace amorphe à haute et basse densité.
Les particules semblables à de la glace formées dans l’espace pourraient avoir des implications importantes pour la compréhension de la présence d’eau dans l’univers primitif et de son rôle dans la formation des planètes.
Liaison de l'hydrogène et changements d'énergie thermique
Il existe également des variations dans les propriétés de transfert de chaleur entre les différentes phases de glace, par exemple les forces sous lesquelles la glace et l’eau coexistent pour atteindre le point triple. Le point de fusion et la chaleur de sublimation de la glace sont également des indicateurs importants pour mesurer sa stabilité moléculaire. Pour les scientifiques, ces changements aident non seulement à comprendre le cycle de l’eau sur Terre, mais fournissent également des indices sur la possibilité d’une vie extraterrestre.
La chaleur latente requise pour la fusion et la sublimation de la glace indique la force des liaisons hydrogène entre les molécules d’eau, et cette liaison présente des propriétés différentes dans différentes phases de la glace.
Orientations futures de la recherche
À mesure que la technologie progresse, l’exploration de la glace cosmique deviendra un domaine de recherche brûlant et stimulant. Étant donné les différentes phases possibles de la glace qui peuvent exister dans l’espace, les développements scientifiques futurs se concentreront sur la manière de simuler ces conditions spatiales extrêmes en laboratoire pour acquérir une compréhension plus approfondie des propriétés de la glace.
Grâce à ces études, nous pourrons peut-être découvrir le mystère de l’eau dans l’univers et favoriser notre compréhension de l’origine de la vie.
Maintenant, nous devrions peut-être réfléchir à cette question : la frontière entre la glace dans l’univers et la glace sur Terre est-elle vraiment aussi claire que nous le pensons ?
