Zapisali wiadomość w lodzie. Przetrwa tysiąclecia bez prądu
Naukowcy z Chin zamrozili dane. Dosłownie. Dzięki kontrolowanemu tworzeniu bąbelków powietrza w lodzie można zapisać wiadomość, którą odczyta komputer, a przetrwa bez zasilania. To obiecujący sposób przechowywania informacji w ekstremalnych warunkach.
Niepozorne bąbelki powietrza uwięzione w lodzie mogą wkrótce posłużyć do przechowywania danych tam, gdzie dostęp do elektroniki jest utrudniony, a warunki ekstremalnie zimne. Chińscy naukowcy z Beijing Institute of Technology opracowali sposób kodowania informacji za pomocą kształtów i układu bąbelków w lodzie. To nie tylko intrygujący eksperyment fizyczny. To także praktyczne rozwiązanie dla regionów takich jak Arktyka, Antarktyda, a nawet inne planety.
Jak zamrozić wiadomość?
Inspiracją dla naukowców były naturalne pęcherzyki powietrza powstające w lodowcach. Gdy woda zamarza, wypycha rozpuszczone gazy, które gromadzą się w postaci bąbelków. Naukowcy wykorzystali to zjawisko, by stworzyć sztuczny lód z kontrolowanym układem powietrznych kieszeni. W tzw. komórce Hele-Shaw (cienkiej, prostokątnej przestrzeni wypełnionej zdemineralizowaną wodą między przezroczystymi płytkami) zamrażali wodę za pomocą płyty chłodzącej. Zmieniając temperaturę od -15 st. C do -35 st. C, mogli kontrolować tempo zamarzania, a co za tym idzie - kształt i rozmieszczenie bąbelków.
W miarę zmniejszania tempa mrożenia powstawały kolejne warstwy: od zawierających tylko jajowate bąbelki, przez warstwy mieszane z igiełkowatymi i jajowatymi, po warstwy zawierające wyłącznie bąbelki igiełkowate lub pozbawione ich całkowicie. Na tej podstawie naukowcy przypisali różne kombinacje bąbelków literom i cyfrom w kodach Morse'a, binarnym oraz trójkowym.
- Ponieważ pozycja i kształt bąbelków są determinowane przez tempo zamarzania, można je ręcznie kontrolować, by manipulować rozmieszczeniem bąbelków w lodzie - tłumaczy prof. Mengjie Song, główny autor badania.
Zarówno zdjęcia jak i nagrania z eksperymentów dostępne są na stronie publikacji naukowej.
Jak odczytać zakodowaną w lodzie wiadomość?
Odczyt zakodowanej informacji odbywał się przez wykonanie zdjęcia powstałej tafli lodu i przekształcenie go na obraz w skali szarości. Program komputerowy analizował wartości odcieni - miejsca bez bąbelków były ciemnoszare, a bąbelki niemal białe. Na tej podstawie dekodował komunikat w jednym z trzech języków maszynowych. Najlepsze rezultaty dał kod binarny. Pozwalał zapisać wiadomości dziesięciokrotnie dłuższe w tej samej objętości lodu.
- W naturalnie zimnych rejonach użycie uwięzionych pęcherzyków powietrza jako nośnika danych wymaga mniej energii niż telekomunikacja i jest bardziej dyskretne niż dokumenty papierowe - mówi prof. Song. - Takie lodowe wiadomości mogą przetrwać bardzo długo, a ich treść jest łatwa do zobaczenia i odczytania.
Technologia może być wykorzystana tam, gdzie dostęp do elektroniki jest ograniczony. Wystarczy zimno, by dane przetrwały bez zasilania. Co ciekawe, manipulowanie bąbelkami może mieć też inne zastosowania - od kontrolowanego osłabiania struktury lodu po analizę procesów w materiałach takich jak aluminium.
Póki co, jest to oczywiście początek drogi. Zespół planuje kolejne eksperymenty, m.in. nad wpływem rodzaju gazu i jego stężenia na kształt bąbelków. Pozostaje jeszcze jedno, ale dość istotne pytanie. Czy w dobie ocieplającego się klimatu i masowego topnienia lodowców nowa metoda jest aby na pewno bezpieczna?
Źródło: Eurekalert
Publikacja: Song, M., Shao, K. i in. (2025) 'Ice‑bubble coding for environmentally adaptive data storage', Cell Reports Physical Science, S2666‑3864(25)00221‑8. doi: 10.1016/j.xcrp.2024.101987.
