Возможность проявления сегнетоэлектрических льдов при дистанционном зондировании

В статье (Russo et al., 2014) сообщали об исследовании методами компьютерного анализа новой кристаллической модификации льда, образующейся при низких давлениях при температуре ниже –23 °C. Эта модификация была названа льдом 0. Данный лёд обладает сегнетоэлектрическими свойствами и является переходной формой ко льдам Ih и Ic. В работе (Бордонский и др., 2020) было экспериментально показано существование этой модификации при измерениях экстинкции лазерного излучения, пропускаемого через холодную диэлектрическую пластинку с осаждаемой на ней плёнкой льда.
Как известно, при нормальном атмосферном давлении при температуре ~–220 °C может образовываться другая сегнетоэлектрическая модификация льда – лёд XI. При этом домены льда XI могут сохраняться при нагревании до –120 °C. Возникает вопрос – представляют ли эти две модификации льда низкого давления интерес для дистанционного зондирования земных объектов.
В настоящей работе на этот вопрос даётся положительный ответ. Он связан с особыми характеристиками конденсированных на поверхность диэлектриков сегнетоэлектрических льдов, которые образуют тонкие наноразмерные слои с высокой электропроводностью. Такие слои могут создавать разнообразные плазмонные эффекты, что приводит к резкому усилению экстинкции электромагнитного излучения. Известным примером такого эффекта является гигантское комбинационное рассеяние света, при котором достигается усиление рассеянного излучения в 1E12.
Предполагается, что усиление рассеяния при микроволновом зондировании может возникать при конденсации льда 0 на пылевых и ледяных частицах (из льда Ih и Isd) субмикронных размеров, например, в мезосферных серебристых облаках. Эффект возникает при благоприятных температурах для образования сегнетоэлектрических льдов от –23 °C до –160 °C, возникающих в холодных областях атмосферы и земных покровов.

Работа выполнена в рамках государственного задания ИПРЭК СО РАН по теме: «Электромагнитные характеристики холодной воды, мерзлых сред и совершенствование микроволновых методов дистанционного зондирования вод суши», Рег. № НИОКТР 121032200069-6.