.webp)
Tahukah detikers, bahwa awan ternyata lebih dingin dari yang kita kira. Para ilmuwan mengatakan bahwa awan terdiri atas jutaan tetesan air yang sangat dingin. Lantas apakah air itu bisa membeku?
Diketahui, tetesan-tetesan air tersebut tidak berubah menjadi es meskipun didinginkan di bawah titik beku. Namun, ketika tetesan air ini membeku mereka dapat mempercepat pembekuan seluruh awan melalui produksi es sekunder.
Proses ini dijelaskan oleh Claudiu Stan, ilmuwan dari Universitas Rutgers, yang meneliti proses pembekuan pada tetesan air yang sangat dingin itu atau yang biasa disebut supercooled water.
SCROLL TO CONTINUE WITH CONTENT
Supercooled water dapat dipahami sebagai air yang didinginkan di bawah titik beku, namun tanpa merubah bentuknya, alias tetap cair.
Menurut peneliti, ketika es di awan terbentuk dalam air yang sangat dingin, proses pembekuan es jauh lebih cepat dari pembentukan dalam freezer. Jenis es yang terbentuk pun berbeda sehingga para peneliti masih kesulitan untuk melihat apa yang terjadi pada awal pembekuan.
Tim peneliti kemudian mengamati proses rumit ini menggunakan laser sinar-X bernama Linac Coherent Light Source (LCLS) di Laboratorium Akselerator Nasional SLAC Departemen Energi.
Observasi Struktur Es dengan 2 Teknik
Melansir laman National Accelerator Laboratory Stanford, tim peneliti menggunakan dua teknik untuk mempelajari puluhan ribu mikro-tetesan air yaitu teknik mikroskopi optik dan difraksi sinar-x.
Pada teknik mikroskopi optik dilakukan dengan memperbesar objek kecil dengan melengkungkan cahaya melalui serangkaian lensa. Sedangkan teknik difraksi sinar-X dilakukan dengan memaparkan sampel dengan sinar-X dan melihat pola yang terbentuk dari pantulan atom atau molekul penyusunnya.
Peneliti menyadari bahwa langkah-langkah awal pembekuan hampir independen dan tidak dipengaruhi oleh faktor lingkungan, sehingga tetesan air dapat dengan cepat membeku dalam ruang hampa udara.
Difraksi dari kristal es yang terbentuk mengungkapkan bahwa susunan kristal terbentuk tidak lama setelah proses pembekuan dimulai.
Pembentukan susunan kristal heksagonal yang tegang, terjadi tepat setelah pembekuan. Struktur yang tidak terduga ini, dilihat dari sinar-X yang mengambil gambar molekul kristal mengikuti perubahan ultra kecil yang sangat cepat.
7 Tahapan Kompleks pada Pembekuan
Para peneliti mencoba mengembangkan proses pembekuan yang mencakup tujuh tahap dan menemukan model struktur yang tidak terduga selama tahapan-tahapan tersebut.
Pembekuan tetesan air super dingin melewati berbagai tahap, antara lain:
1. Sepotong kecil es terbentuk di dalam air super dingin
2. Kemudian es mulai tumbuh dalam pola mirip pohon
3. Lalu tetesan berubah bentuk dengan membekukan setengah air di dalamnya
4. Lapisan terluar es yang halus mulai terbentuk di bagian tengah tetesan dan membentuk pola mirip pohon dan sedikit cairan
5. Karena air berubah menjadi es, struktur es kecil dan runcing mulai muncul di permukaan tetesan ketika cairan di dalamnya terdorong keluar melalui retakan dalam lapisan es luar
6. Dengan cepat, sisa tetesan membentuk struktur es yang lebih banyak, besar, dan runcing
7. Setelah itu, muncul juga struktur retakan es yang menjadi potongan-potongan karena tekanan dari es yang memuai tadi.
"Ini adalah proses pembekuan yang cukup rumit, karena beberapa tahap ini dimulai pada waktu dan tempat yang bervariasi sehingga tiap tetesan membeku dengan cara yang berbeda-beda. Pada awalnya kami tidak yakin bahwa dengan data yang kami miliki mampu membuat model pembekuan tersebut. Namun, dari 7 tahapan ini kami memprediksi model pembekuan yang berbeda dapat terjadi pada tetesan yang ada di awan," tutur Stan.
Temuan Terbaru Lengkapi Gambaran Pembekuan pada Supercooled Water
Penelitian ini memberikan pemahaman yang lebih rinci terkait proses pembekuan tetesan air yang super dingin tersebut. Hal ini memberikan arahan wawasan baru dalam proses atmosfer dan sistem iklim yang lebih luas.
Selain itu, teknik yang digunakan dapat membantu para peneliti memahami proses pembekuan atau pengerasan dalam bahan lain atau dalam kondisi meteorologis.
"Ketika kami memulai eksperimen ini, kami berpikir bahwa kami akan mengkonfirmasi struktur metastabil kristal es. Sekarang kami memiliki pemahaman yang lebih baik tentang apa yang terjadi di awal pembekuan," ujar Stan.
Ke depan, para peneliti berencana untuk melakukan eksperimen lanjutan pada berbagai titik waktu untuk mendapatkan gambaran yang lebih lengkap dari proses pembekuan tersebut.
(faz/faz)
