Stejná kostra, jiné vodíky

Klíč k pochopení ledu XIX leží v jeho příbuzenství se dvěma staršími formami, ledem VI a ledem XV. Všechny tři sdílejí tutéž kyslíkovou „kostru“: atomy kyslíku sedí na stejných místech krystalové mřížky. Rozdíl je v tom, jak se v této síti chovají atomy vodíku. U ledu VI jsou vodíky orientačně neuspořádané, mohou ukazovat různými směry. Led XV představuje jednu variantu jejich částečného uspořádání, led XIX druhou.

Právě tady se skrývá důvod, proč objev není jen sběratelskou položkou. Dvě různá vodíková uspořádání v téže kyslíkové topologii znamenají, že i nepatrný posun v pozicích nejlehčího prvku periodické tabulky stačí k tomu, aby krystal získal jinou symetrii, jiný objem elementární buňky a jiné termodynamické vlastnosti. Led XIX má oproti ledu XV kratší parametr c a menší objem buňky: 449,2 ų proti 450,6 ų. Rozdíl vypadá titěrně, ale právě on rozhoduje o tom, která fáze je stabilnější při jakém tlaku.

Laboratoř místo přírody: jak led XIX vzniká

Běžný led Ih krystalizuje při atmosférickém tlaku a teplotě kolem 0 °C. Led XIX vyžaduje podmínky, které na zemském povrchu neexistují. Innsbrucký tým vzorky připravoval kompresí vody na 1,8 GPa (to odpovídá přibližně osmnácti tisícům atmosfér), následným ohřevem na 255 K (asi −18 °C) a pomalým ochlazováním až na 77 K, tedy −196 °C. Stabilní oblast ledu XIX autoři vymezili mezi 1,0 a 1,5 GPa při teplotách pod zhruba 103 K (−170 °C).

Cesta od prvních indicií k definitivnímu popisu trvala tři roky. Loertingův tým už v roce 2018 publikoval důkazy, že vedle ledu XV existuje ještě druhá uspořádaná varianta odvozená od ledu VI. Problém byl v tom, že pro přesné určení poloh vodíků potřebovali neutronovou difrakci, a ta vyžaduje deuterovaný led, tedy zmrzlou těžkou vodu D₂O. Jenže kinetika uspořádání vodíků se v D₂O chová jinak než v běžné H₂O. Průlom přišel, když vědci přidali malý podíl obyčejné vody do těžké a podařilo se jim „odemknout“ správný přechod. Strukturu pak vyřešili porovnáním tisíců kandidátních modelů s naměřenými difrakčními daty na britském neutronovém zdroji ISIS v Rutherford Appleton Laboratory.

Proč má voda tolik tváří

Devatenáct potvrzených krystalických fází (a od října 2025 už dokonce jednadvacet) dělá z vody jednu z polymorfně nejbohatších látek vůbec. Za tuto rozmanitost může vodíková vazba. Každá molekula H₂O dokáže vytvořit až čtyři vodíkové vazby se sousedy a geometrie těchto vazeb se mění s tlakem a teplotou. Výsledkem je nepřeberné množství možných uspořádání, z nichž každé odpovídá jiné krystalické fázi.

Přehledová studie Loertingova týmu z roku 2020 v Communications Chemistry výslovně upozorňovala, že nad známými fázemi existují další předpovězené struktury čekající na experimentální potvrzení. Objev ledu XIX tuto předpověď naplnil, a pole se od té doby posunulo ještě dál. V roce 2026 už vycházejí práce o superionických fázích vody, kde se protony pohybují krystalem jako v kapalině, zatímco kyslíky zůstávají na místě. I u ledu XIX přitom zůstávají otevřené otázky: odborný komentář v Nature Communications z roku 2021 upozornil, že přesná symetrie a míra vodíkového uspořádání byly stále předmětem diskuse.

Od laboratoře k nitrům ledových světů

Přímý praktický dopad na každodenní život led XIX nemá. Jeho význam je jinde: v modelech nitra velkých ledových těles Sluneční soustavy. Na Ganymedu, největším měsíci Jupiteru, panují v hloubce pod povrchovým ledem tlaky, při nichž se podle modelů NASA vyskytuje právě led VI, tedy rodičovská fáze ledu XIX. Znalost toho, jak se v takových podmínkách chovají vodíky, zpřesňuje odhady hustoty, tepelné vodivosti a viskozity ledových vrstev, které oddělují podpovrchový oceán od skalnatého jádra.

U Europy je situace jiná; tamní oceán je pravděpodobně v přímém kontaktu s horninou, takže „sendvičové“ ledové patro chybí. Naopak u Uranu a Neptunu se očekávají ještě extrémnější fáze vody, včetně superionických stavů. Na samotné práci o ledu XIX čeští autoři nefigurují, ale brněnský Ústav přístrojové techniky AV ČR s Loertingovým týmem spolupracuje na výzkumu amorfních ledů a vědci z Geofyzikálního ústavu AV ČR i z Matematicko-fyzikální fakulty UK se věnují chování vody a ledu v podmínkách ledových světů.

Led XIX je důkazem, že i ta nejprostší molekula na Zemi dokáže překvapit; stačí zvýšit tlak a nechat vodíky, aby si našly novou cestu. A vědci zatím nemají důvod si myslet, že už všechny cesty zmapovali.

Článek Vědci popsali novou krystalickou podobu ledu. Led XIX vzniká za podmínek odlišných od běžného ledu se nejdříve objevil na VědaŽivě.cz.

Nejde o poruchu přírody, jen o led s nečekanou tváří

Ten blok nepopírá přírodní zákony. Z dostupných vysvětlení vychází nejpravděpodobněji led se sazemi, popelem, prachem nebo sedimentem, případně převrácený ledovec, který ukázal špinavější část.

Přesně tím směrem míří glaciolog Lev Tarasov v citovaných shrnutích případu v Canadian Ocean Science Newsletter i v textu ScienceAlert. O to víc záleží na tom, kdo ten útvar vůbec viděl.

Hallur Antoniussen nepatří mezi lidi, které moře snadno překvapí. V polovině května 2025 ho při lovu krevet z paluby mrazírenského trawleru Saputi zaujal kus ledu, jaký podle veřejně dostupných reportáží za víc než 50 let na moři neviděl.

CBC v Canadian Ocean Science Newsletter i The Weather Network navíc uvádějí, že u Labradoru pracuje od roku 1989. Právě tahle věta dává fotce váhu, kterou běžný virální obrázek nemá.

Podezřelá tedy nebyla poloha, ale barva. Antoniussen snímek pořídil asi ze šesti kilometrů a posádka den předtím ve stejné oblasti napočítala 47 ledovců, jak uvádí Canadian Ocean Science Newsletter.

Redakce VědaŽivě si právě v tomhle detailu ověřila nejdůležitější věc: ledovce tam byly běžné, téměř souvisle černý kus ne. Když tedy nejde o trik ani o zázrak, zbývá vysvětlit jedinou věc: proč je ten led tak tmavý.

Černou barvu umí vysvětlit obyčejný sediment

Odpověď zní překvapivě střízlivě. Tarasov vysvětluje, že výtokové ledovce mohou do ledu zapracovat horninový sediment, prach nebo i vulkanický popel a podobný efekt může vytvořit také převrácení kusu ledu, které odkryje znečištěnější spodní část, jak shrnují CBC v Canadian Ocean Science Newsletter a ScienceAlert.

Záhada tak nevzniká poruchou přírody, ale naším očekáváním, že ledovec musí být vždy čistě bílý.

Takový materiál se v ledu neobjeví náhodou. Výtokový ledovec, tedy rychle se pohybující dopravník ledu z nitra ledovce ke břehu, při cestě rozmělňuje podloží na jemný prášek a ten může v ledu zůstat promíchaný.

Právě proto působí černý odstín exoticky jen na první pohled, zatímco glaciologie pro něj nabízí docela obyčejné vysvětlení. To ale ještě neříká, odkud ten blok připlul.

Zvláštní nebylo místo, ale vzhled

Místo nálezu samo o sobě senzaci nevytváří. Podle reportáže The Weather Network plul Antoniussen v Hopedale Channel mezi Nain a Hopedale, víc než 100 kilometrů od pobřeží Labradoru.

Jde o část oblasti zvané Iceberg Alley, pásma u Newfoundlandu a Labradoru, kudy táhnou ledovce z Grónska. Environment and Climate Change Canada i International Ice Patrol uvádějí, že kusy ledu ze západního Grónska sem driftují dva až tři roky. Zvláštní tedy nebylo místo, ale vzhled.

Právě proto je fér brzdit velká slova. Tarasov sice podle CBC v Canadian Ocean Science Newsletter odhadl stáří ledu nejméně na 1 000 let a možná až na 100 000 let, jenže bez odebraného vzorku zůstává takové číslo hypotézou.

Redakce VědaŽivě v dostupných podkladech žádný laboratorní rozbor nenašla, takže jistá zůstává hlavně pravděpodobná příčina barvy, ne přesné stáří nebo složení. A právě tady se příběh láme do ještě zajímavější roviny.

Na palubě ten útvar prý nepůsobil jako led, ale jako mokrý balvan s velmi tmavě šedými a černými žilami. Antoniussen podle The Weather Network rychle vyloučil prostý stín, protože blok nesl tmavou barvu sám o sobě.

V redakci VědaŽivě na tomhle popisu nejvíc zaujme jeho obyčejnost: žádná senzace, jen kus ledu, který vypadá nepříjemně cize. Jenže tím zvláštnost nekončí.

Tmavý led mizí rychleji než bílý

Tmavý led totiž nehraje jen jinou barvou. NASA vysvětluje, že albedo, tedy schopnost povrchu odrážet sluneční záření, u špinavějšího sněhu a ledu klesá.

Čistý bílý povrch světlo vrací, tmavé příměsi ho víc pohlcují. A led, který pohltí víc energie, také rychleji taje. Bez vzorku nikdo nepotvrdí, zda tenhle konkrétní ledovec zbarvily saze, popel nebo sediment, stejně jako nikdo přesně neurčí jeho stáří jen z fotografie.

Jistý ale zůstává samotný mechanismus: tmavší led absorbuje víc záření než bílý. Tenhle ledovec tak neukazuje zázrak, ale mnohem nepříjemnější pravdu, že i obyčejná špína umí z ledu udělat rychleji mizející led.

Článek Vypadá jako kámen, ale mrazí: Rybáři u Labradoru vyfotili světový unikát, který popírá přírodní zákony se nejdříve objevil na VědaŽivě.cz.

Uhlí jako stopa našich předků

Vědci z Arizonské univerzity v Tucsonu přišli se zajímavým objevem. Antropologická analýza zjistila, že starověcí obyvatelé Nového Mexika využívali vulkanicky vytvořené jeskyně pro získání vody z ledu. Ledová pokrývka mohla v těchto přirozených prostorech vydržet až 800 let. Pátrání dále uvádí, že naši předkové byli velmi vynalézaví a zároveň i praktičtí, neboť tento systém práce byl mezi generacemi dlouho udržován.

Veškeré zdroje těchto informací pochází z vědecké expedice z roku 2017. Původním záměrem bylo jen rutinní měření ledu v jeskyni, ale při hlubším zkoumání byly objeveny stopy uhelných skvrn. Nánosy dřevěného uhlí jasně značily, že jsou pozůstatkem lidské činnosti. Takto hluboko v jeskyni by totiž samy od sebe nevznikly.

Led jako nástroj pro přežití

Následné podrobné zkoumání v laboratořích přispělo k tomu, že stáří nálezu bylo odhadováno na letopočty 150 př. n. l. až 950 našeho letopočtu. To jen potvrdilo teorii, že tamní lidé tenkrát používali led na výrobu vody, protože tato etapa byla poznamenána výrazným suchem a vysokými teplotami. Vzrušující bádání ukázalo, jak důmyslný systém byl využíván. Jeskyně byla plná propojených chodeb, kde starověcí obyvatelé pracovali, a dokonce vyráběli jednoduché hliněné nástroje a nádobí.

Jedinou výraznou kaňkou na celé práci je ztráta cenných informací způsobená místním klimatem. Vysoké teploty Nového Mexika zapříčinily, že asi třiceticentimetrová vrstva ledu byla roztopena, tím pádem jsme přišli o další informace, které by posloužily ke zkoumání života našich předků. Nicméně i tak jsme získali zajímavý náhled na způsoby, jakými tehdejší domorodci přežívali.

Zdroj: Live Science

Článek Led jako záchrana starověké populace před suchem? Naši předci ho používali vskutku nevšedním způsobem se nejdříve objevil na VědaŽivě.cz.

Led 19 a jeho vlastnosti

Thomas Loerting, profesor fyzikální chemie na univerzitě v Innsbrucku, sdělil, že abychom mohli ledu přiřadit správný název, je třeba jej nejprve důkladně zanalyzovat. Přesněji řečeno zjistit, jakou má krystalovou strukturu. Při testech byly odhaleny čtyřstranné krystaly, které se neustále opakují, a proto lze novou formu ledu snáze pojmenovat – ta dostala lakonický název led 19, neboť jde o devatenáctou formu vodního ledu.

Mezi nejběžnější formy ledu na zemi patří ta šestistranná. Můžeme ji znát například jako klasické sněhové vločky. Nicméně šestistranné uspořádání je jen jedna z možných variant, které se obecně pojmenovávají jako polymorfy. Led 19 přináší nový pohled na strukturální stavbu ledu. Umožňuje tak vědecké zkoumání, které přináší dosud neobjevené možnosti.

Těžká cesta za objevem

Celý proces testování ledu začal před třemi lety. Tehdy tým profesora Loertinga vzal již známý led 15 a v laboratoři jej začal vystavovat různým podmínkám. Zvýšili bod zchlazení ledu na mínus 170 stupňů Celsia a zvýšili tlak na 2 gigapascaly. Další formu ledu tak sice vytvořili, ovšem nebyli schopni objasnit její strukturu. K tomu jim dopomohla až nová metoda – neutronová difrakce. Při ní je využit proud neutronů, který se odráží od studovaného povrchu, a na základě difrakčního vzoru je pak možno určit atomovou strukturu zkoumané látky.

Loerting vysvětlil, že struktura vodního ledu je klíčem k objevení povahy vodíkové vazby, která doposud nebyla dokonale objasněna. Dle něj je také důležité pochopit fyzikální fungování vesmírných těles, jako jsou ledoví obři Uran a Neptun a ledové měsíce Jupitera (Europa, Io a Ganymed), kde se nacházejí další ledové polymorfy. Práce na objevení ledu 19 trvala dlouhé roky, nyní je však čas začít s hledáním ledu 20.

Zdroj: Live Science

Článek Vědci objevili novou formu ledu, která vzniká jen při uměle vyvolaných podmínkách. Umožňuje vědecké zkoumání, jež přinese dosud neobjevené možnosti se nejdříve objevil na VědaŽivě.cz.

Tekutý povrch

Nárůst nového materiálu během formace Pluta mohl generovat dostatek tepla k vytvoření tekutého oceánu, který přetrvával pod ledovou kůrou, a ještě dnes tam zřejmě je. Dělo se tak, resp. děje se tak, navzdory oběžné dráze této trpasličí planety, která se nachází daleko od Slunce, v chladném vnějším dosahu sluneční soustavy. Tento scénář byl prezentovaný v článku publikovaném 22.června, nicméně je v rozporu s tradičním pohledem na původ planetky Pluto jako koule zmrzlého ledu a skály. V této planetce by radioaktivní rozpad mohl nakonec vygenerovat dostatek tepla k roztavení ledu a formovat tak podpovrchový oceán.

Tepelný vývoj Pluta

Lidé dlouho přemýšleli o tepelném vývoji Pluta a schopnosti jeho oceánů přežít do dnešní doby. Nyní, v současné době, když jsou k dispozici obrázky povrchu Pluta z mise New Horizon NASA, je možné porovnat to, co vidíme, s předpověďmi různých modelů tepelné evoluce. Voda samozřejmě expanduje, a když mrzne, smršťuje se. Když se taví, může docházet k různým scénářům tzv. hot-spotů, které mohou mít důsledky pro tektonické a povrchové vlastní planetky Pluto.

Starověk i moderna

Tepelný a tektonický vývoj studeného startu Pluta je ve skutečnosti poněkud komplikovaný, protože po počátečním období postupného tání by se podpovrchový oceán začal znovu ochlazovat. Takže komprese povrchu by nastala velmi brzy a následovalo by novější rozšíření. S horkým startem by rozšíření proběhlo v celé historii Pluta. Nejstarší povrchové rysy na Plutu je velmi těžké zjistit, nicméně to vypadá, že povrch zažil starověk i modernu.

Energie pro tání

Otázkou také je, zda má Pluto k dispozici dostatek energie k tomu, aby se ohřálo. Dva hlavní zdroje energie jsou teplo uvolňované rozpadem radioaktivních prvků ve skále planetky a gravitační energie uvolněná, když nový materiál bombardoval povrch této planety. Výpočty ukázaly, že kdyby veškerá gravitační energie byla uchována jako teplo, nevyhnutelně by to vytvořilo počáteční tekutý oceán. V praxi by však celá část této energie vyzařovala z povrchu. Jednalo by se zejména o narůstání nového materiálu, což by probíhalo velmi pomalu. Vědci spočítali, že kdyby se tvořilo Pluto po dobu méně než 30 tisíc let, pak by začalo být velmi žhavé. Kdyby se tvořilo miliony let, horko by bylo jen tehdy, kdyby se energie dostala hluboko pod povrch.

Článek Poslední objevy potvrzují, že Pluto může mít pod ledovou krustou oceány se nejdříve objevil na VědaŽivě.cz.