Fotografię tego niezwykłego kryształu udostępnił astronauta NASA Don Pettit, który podczas pobytu na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej dokumentuje różne eksperymenty pokazujące, jak materia zachowuje się w warunkach mikrograwitacji. Za nietypowy wygląd tego obiektu odpowiada zjawisko, w ramach którego wzrostowi kryształu towarzyszy powstawanie pustych przestrzeni i schodkowych krawędzi. Na Ziemi takie formy również mogą powstawać, choć dzieje się to znacznie rzadziej.
Czytaj też: Ma fioletowe macki i rozrasta się na wszystkie strony. Astronauta udostępnił zdjęcie organizmu z ISS
W przestrzeni kosmicznej sytuacja wygląda zupełnie inaczej. Na pokładzie ISS astronauci znajdują się w stanie mikrograwitacji, gdzie wpływ ciężaru jest bardzo mocno ograniczony. Nie oznacza to całkowitego zaniku grawitacji, choć w grę wchodzą warunki, w których wiele procesów zachodzi inaczej niż na powierzchni naszej planety.
Podczas tworzenia kryształów na Ziemi grawitacja powoduje między innymi ruchy konwekcyjne w cieczy. Cieplejsze i lżejsze fragmenty roztworu przemieszczają się ku górze, a cięższe opadają. Te ruchy wpływają na sposób dostarczania cząsteczek do rosnącego kryształu i często ograniczają jego kształt. W mikrograwitacji te procesy są znacznie słabsze. Cząsteczki mogą przemieszczać się przede wszystkim dzięki powolnej dyfuzji, czyli samorzutnemu rozchodzeniu się substancji w roztworze. Dzięki temu kryształ może rozwijać się w bardziej równomierny i nietypowy sposób, a jego wewnętrzna struktura nie ulega tak łatwemu zaburzaniu.
W przypadku chlorku potasu cząsteczki układają się w regularną sieć krystaliczną. Zwykle powstają charakterystyczne kryształy o kształcie zbliżonym do sześcianów, ponieważ atomy i jony organizują się według określonych zasad fizycznych. Jednak w odpowiednich warunkach poszczególne fragmenty kryształu mogą rosnąć szybciej niż inne. Właśnie wtedy pojawia się wspomniane zjawisko. Za jego sprawą krawędzie i narożniki kryształu rozwijają się szybciej niż środkowe części powierzchni. W rezultacie powstaje struktura przypominająca schody prowadzące do pustego wnętrza. Im dłużej trwa proces wzrostu, tym bardziej niezwykły staje się ostateczny kształt.
Czytaj też: Największy błąd Einsteina powraca. To fundament współczesnej kosmologii, który ma poważną lukę
Takie eksperymenty prowadzone na orbicie to coś więcej niż tylko ciekawostka. Kryształy hodowane w przestrzeni kosmicznej służą do badań nad materiałami i procesami przemysłowymi. Brak zakłóceń związanych z grawitacją pozwala naukowcom obserwować niemal idealne struktury i lepiej zrozumieć, jak powstają defekty w materiałach. Wiedza ta może mieć znaczenie między innymi dla technologii półprzewodników, optyki czy produkcji zaawansowanych materiałów wykorzystywanych w elektronice. Kontrola procesu krystalizacji jest niezwykle ważna, ponieważ nawet niewielkie zaburzenia w strukturze mogą wpływać na właściwości gotowego produktu.
Źródło: Don Pettit
