মাত্র দুইটি মৌল দিয়ে তৈরি হলেও পানি প্রকৃতির অন্যতম রহস্যময় ও জটিল পদার্থ। এটি বহু ধরনের কঠিন অবস্থায় থাকতে পারে। এগুলোকে “পলিমরফ” বলা হয়। পরিচিত সাধারন বরফ (Ice Ih) থেকে শুরু করে অজানা ও ৫০০° সেলসিয়াসের বিরল বরফ (Ice X) পর্যন্ত। এছাড়া আরও কিছু অমরফাস (অবিন্যস্ত) রূপ পর্যন্ত। বিভিন্ন অবস্থায় এই বরফের ধরনগুলো কীভাবে গঠিত হয় ও রূপান্তরিত হয়, তা বিজ্ঞানীদের কাছে বহুদিন ধরেই কৌতূহলের বিষয়। শুধু উচ্চচাপ পদার্থবিজ্ঞানের ক্ষেত্রেই নয়, বরং বরফে মোড়া গ্রহ ও উপগ্রহে জীবনের সম্ভাবনা খুঁজে পাওয়ার বিষয়েও।
সম্প্রতি দক্ষিণ কোরিয়ার Korea Research Institute of Standards and Science (KRISS), University of Science and Technology, এবং জার্মানির Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY)-এর একদল গবেষক এই রহস্যের নতুন দিক উন্মোচন করেছেন। ইউরোপের অত্যাধুনিক এক্স-রে গবেষণাগারের সাহায্যে তারা দেখিয়েছেন, চরম চাপ ও তাপমাত্রার অবস্থায় পানির আচরণ কতটা বিস্ময়কর হতে পারে।
গবেষকরা জানান, পানির কঠিন অবস্থার রূপান্তর অত্যন্ত জটিল। এর অধিকাংশ রূপই দেখা যায় খুব বেশি চাপ ও খুব কম তাপমাত্রায়। সাধারণ অবস্থায় পানি জমে আমরা যেভাবে বরফ দেখি, তা মূলত হেক্সাগোনাল (ষড়ভুজাকৃতি) কাঠামোর Ice lh। কিন্তু যখন পানিকে খুব দ্রুত চাপে রাখা হয়, তখন এটি কখনও কখনও তরল অবস্থায় থেকে যায়, এমনকি তখনও যখন সেটি ঘন বরফের মতো রূপ, যেমন Ice VI এ পরিণত হওয়ার কথা। বিজ্ঞানীদের ধারণা, এই আইস VI বিদ্যমান টাইটান ও গ্যানিমিডের মতো বরফে আচ্ছাদিত উপগ্রহগুলোর গভীরে।
এই চরম পরিবেশ পৃথিবীতে তৈরি করতে, গবেষকরা ব্যবহার করেছেন ডায়মন্ড অ্যানভিল সেল, যা হীরার দৃঢ়তা ব্যবহার করে প্রচণ্ড চাপ সৃষ্টি করতে পারে। পরীক্ষায় তারা পানিকে দুই গিগাপাসকাল পর্যন্ত চাপের মুখে ফেলেছেন যা স্বাভাবিক বায়ুচাপের প্রায় ২০,০০০ গুণ। এমন অবস্থায় পানি কক্ষ তাপমাত্রাতেই বরফে রূপ নেয়, তবে সেই বরফের অণুগুলো সাধারণ বরফের চেয়ে অনেক বেশি ঘনভাবে সাজানো থাকে।
গবেষণার সময় বিজ্ঞানীরা মাত্র ১০ মিলিসেকেন্ডে পানির উপর চাপ বাড়ান এবং ১ সেকেন্ডে তা ছাড়েন। এভাবে এক হাজার বারেরও বেশি এই প্রক্রিয়া পুনরাবৃত্তি করা হয়। ইউরোপীয় XFEL-এর অত্যন্ত শক্তিশালী এক্স-রে ফ্ল্যাশ ব্যবহার করে তারা প্রতি মাইক্রোসেকেন্ডে নমুনার ছবি তোলেন, ফলে তারা বরফ গঠনের একটি “রিয়েল টাইম মুভি” তৈরি করতে সক্ষম হন।
পরবর্তীতে PETRA III গবেষণাগারের P02.2 বিমলাইন ব্যবহার করে তারা দেখতে পান যে নতুনভাবে গঠিত বরফগুলোর একটি (যার নাম দেয়া হযেছে Ice XXI) এক ধরনের টেট্রাগোনাল ক্রিস্টাল স্ট্রাকচার বিশিষ্ট বরফ, যার ইউনিট সেলগুলো সাধারণ বরফের তুলনায় অনেক বড়। XFEL-এর দ্রুত এক্স-রে পালস এবং ডায়নামিক চাপ পরিবর্তনের ফলে তারা বুঝতে পারেন, দ্রুত চাপ বাড়ানো ও কমানোর সময় পানির ক্রিস্টালাইজেশন বা বরফে রূপান্তরের একাধিক পথ রয়েছে।
গবেষণার ফলাফল থেকে বোঝা যায়, চরম চাপ ও তাপমাত্রায় পানির আচরণ আগের ধারণার তুলনায় অনেক বেশি জটিল। বিজ্ঞানীরা মনে করেন, আরও অনেক অস্থিতিশীল উচ্চ-তাপমাত্রার বরফের রূপ থাকতে পারে, যেগুলো ভিন্ন ভিন্ন রূপান্তর প্রক্রিয়ার মাধ্যমে তৈরি হয়। এই আবিষ্কার শুধু পৃথিবীর পানিকেই নয়, বরং দূরবর্তী উপগ্রহ ও গ্রহের বরফময় স্তর এবং সেগুলোর গভীরে থাকা সম্ভাব্য মহাসাগর সম্পর্কে আমাদের ধারণাকে আরও গভীর করবে।
———
Multiple freezing-melting pathways of high-density ice through ice XXI phase at room temperature. Nat. Mater (2025).
DOI: 10.1038/s41563-025-02364-x
নিয়মিত আপডেট পেতে সাবস্ক্রাইব করুন আমাদের নিউজলেটারে এবং ফলো করুন আমাদের টেলিগ্রাম, ইনস্টাগ্রাম, টুইটার এবং ফেসবুক-এ। এছাড়াও যুক্ত হতে পারেন আমাদের ফেসবুক গ্রুপে।
এই নিবন্ধটি Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International License-এর অধীনে লাইসেন্সকৃত। পুনঃপ্রকাশের জন্য পুনঃপ্রকাশের নির্দেশিকা দেখুুন।
