الجليد يتذكر كيف تم ضغطه سريع

الأصل: "Flat interface between amorphous ices and the role of MDA-like intermediate states in the LDA-HDA transformation"
arXiv:2606.01401 · 2026-05-31 · CC BY 4.0 · 2 دقيقة
بين الجليد الهش والكثيف تختبئ طبقة رقيقة لا تختفي حتى بعد إزالة الضغط.

الجليد العادي عند درجة حرارة منخفضة جدًا وضغط مرتفع لا يذوب، بل يتحول إلى مادة صلبة أخرى — غير متبلورة (Amorphous) أيضًا، لكنها أكثر كثافة بكثير. لفترة طويلة، لم يستطع أحد فهم ما يحدث بالضبط في اللحظة التي يبدأ فيها الجليد الهش بالتحول إلى كثيف.

في الدراسة الجديدة، بنى الفيزيائيون نموذجًا حاسوبيًا ورأوا بوضوح لأول مرة الحدود بين هاتين الحالتين. وظهر بينهما شريط رفيع كالشفرة — بسماكة بضع جزيئات فقط. بنيته تشبه النوع الثالث، الجليد "المتوسط" (MDA)، لكن هذا الشريط لا ينمو ولا يتحول إلى قطعة منفصلة. يبقى في مكانه، مثل خط الخياطة بين قطعتين من القماش.

سماكة الشريط لا تتغير حتى عند الضغط الشديد — بل ينتقل فقط نحو الجليد الهش، وعند تخفيف الضغط يعود إلى مكانه. لكنه يفعل ذلك مع تأخير، وكأنه نابض مع احتكاك.

لمعرفة هذه التفاصيل الدقيقة، ساعدت شبكة عصبية (Neural Network) تعلّمت التمييز بين أنواع الجليد بناءً على الترتيب المتبادل لجزيئات الماء. وأظهرت أن الدور الرئيسي لا تلعبه المسافة بين الجزيئات فحسب، بل أيضًا كيفية توجيهها تجاه بعضها البعض — أي نمط الروابط الهيدروجينية (Hydrogen Bonds). هذا النمط هو الذي يتغير عند الانتقال من الترتيب الهش إلى الكثيف.

النتيجة الأكثر إثارة للدهشة: بعد إزالة الضغط، لا يختفي الشريط فورًا. بل يتأخر، وكأنه يتذكر أنه تعرض للضغط للتو. هذه هي المرة الأولى التي يُلاحظ فيها مثل هذه "الذاكرة" في الجليد غير المتبلور.

هذه الذاكرة ليست مجرد فضول علمي. إنها تشير إلى أن الانتقال بين حالتي الجليد يشبه الحركة مع احتكاك، وليس قفزة مرنة نقية. ربما تختبئ تأثيرات مشابهة في مواد غير متبلورة أخرى — من الزجاج إلى الهلاميات (Gels). وبالتالي، فإن فهم كيفية تذكر الجليد للضغط قد يساعد في تحسين التحكم في خصائص العديد من المواد غير البلورية.

الجليد غير المتبلور هو الشكل الأساسي للماء في الفضاء. ومن المرجح أن حبيبات الجليد في السحب بين النجمية وعلى سطح المذنبات تتكون منه.

في قصة كيرت فونيجت "الجليد-9"، يتجمد العالم كله بسبب شكل خيالي من الجليد. الطبقة الحقيقية بين الجليدين غير المتبلورين ليست بهذه الخطورة، لكنها قادرة أيضًا على إدهاشنا بثباتها.

العلماء
ArchimedesDaniel BernoulliLeonhard Euler
المفاهيم
واجهة تصلب مزلق خصائص الجليد نقطة انصهار حالة شبه مستقرة إقحام