Ледяные пузыри в ледниках вдохновили ученых на создание необычного способа хранения информации. Исследователи научились кодировать сообщения во льду, используя размер и расположение воздушных пузырей — как в двоичном коде, так и в азбуке Морзе. Метод особенно полезен в экстремально холодных регионах, таких как Арктика или Антарктика, где традиционные носители информации быстро выходят из строя.

Двоичный код — система записи информации, где любое сообщение состоит всего из двух символов: 0 и 1. Например, буква «А» в компьютере может кодироваться как 01000001. В этом исследовании 0 — маленький пузырь, 1 — большой.

Результаты опубликованы в издании Cell Reports Physical Science.

В условиях вечного холода ледяные сообщения требуют меньше энергии, чем передача данных, и надежнее бумажных документов, — объясняет инженер Мэнцзе Сун из Пекинского технологического института. — Их можно хранить годами, а прочитать — просто посмотрев на лед.

Когда вода замерзает, растворенные в ней газы образуют пузыри — круглые или игольчатые. Чтобы понять, как именно они формируются, ученые заморозили тонкий слой воды между пластиковыми пластинами, меняя температуру и угол замерзания. Оказалось, что резкое охлаждение создает один слой пузырей, а постепенное — несколько, причем форма зависит от скорости замерзания:

• Быстрое замерзание → круглые пузыри
• Медленное замерзание → игольчатые пузыри
• Постепенное замедление → слои с разными формами

Управляя этим процессом, можно «записать» сообщение, присвоив разным пузырям значения 0 и 1 (двоичный код) или точки/тире (Морзе). Чтобы расшифровать его, лед фотографируют, переводят в черно-белый режим, а компьютер анализирует расположение пузырей по оттенкам серого.

Двоичный код оказался эффективнее: он позволяет записать в 10 раз больше информации. Но технология пригодится не только для шпионских посланий. Например, если расположить пузыри в линию, лед будет ломаться по заданному контуру — как перфорация на бумаге. А еще это поможет изучать пузыри в металлах, где их нельзя разглядеть изнутри.

Метод найдет применение в самых разных сферах, — говорит Сун. — От создания ледяных скульптур до авиационной инженерии.

В будущем команда планирует экспериментировать с разными газами и трехмерными структурами льда.

Исследование выходит за рамки лабораторного курьеза. В Арктике, где спутниковая связь ненадежна, а бумага разрушается, ледяные «капсулы» могут стать резервным хранилищем данных для метеостанций или экспедиций. В промышленности контроль над пузырями улучшит прочность льда для строительства или, наоборот, облегчит его разрушение — например, при прокладке судоходных путей. Аналогичные принципы можно применить в металлургии, чтобы избежать дефектов в сплавах.

Главный недостаток метода — зависимость от идеальных условий. В природе лед тает, покрывается снегом или трескается, что исказит сообщение. Даже в Антарктике солнечный свет может «стереть» данные за несколько сезонов. Кроме того, технология пока слишком медленна для массового применения: запись требует точного лабораторного оборудования.

Ранее ученые придумали новый способ защиты данных.