2838
Вода, яку ми звикли вважати простою речовиною, під екстремальними тисками в надрах інших планет поводиться зовсім не так, як на Землі. У новому дослідженні, про яке розповідає ScienceAlert, фізики зі США стиснули воду до тисків, подібних до умов усередині Урана та Нептуна, і виявили, що її атомна структура стає менш симетричною та більш «деформованою».
Такі зміни можуть впливати на те, як вода проводить тепло, як вона бере участь у формуванні магнітних полів і якою є густина планети. Усе це важливо для правильного тлумачення даних телескопів і моделей будови далеких світів.
Як відтворили тиск надр крижаних гігантів
Команда помістила крихітну краплю води між двома алмазними наковальнями, поступово збільшуючи тиск до понад 222 гігапаскалів (ГПа). Це приблизно 2,2 мільйона разів більше, ніж атмосферний тиск на поверхні Землі.
Щоб простежити, що відбувається з водою на атомному рівні, дослідники використали рентгенівську дифракцію. За тим, як рентгенівські промені розсіюються, проходячи крізь зразок, можна відновити кристалічну структуру речовини.
Зазвичай очікують, що за сильного стискання атоми впорядковуються в більш симетричні структури. Однак у цьому експерименті сталося протилежне: кристалічна решітка льоду стала більш перекошеною та розтягнутою.
Раніше подібну поведінку води за екстремальних тисків передбачали комп’ютерні моделі, але тепер її вдалося безпосередньо зафіксувати в лабораторії. Фізик Ашкан Саламат (Ashkan Salamat) з Університету Невади в Лас-Вегасі зазначає, що вода за умов, відмінних від земних, виявляється набагато складнішою, ніж вважали раніше.
Що таке лід-X і чому він важливий
Експерименти також дали нову інформацію про так званий лід-X – одну з понад 20 відомих форм льоду. Ця фаза води формується поступово в широкому діапазоні тисків і набуває дуже симетричної структури приблизно при 50 ГПа, якщо дивитися на розташування атомів кисню та водню.
У новій роботі вчені «проштовхнули» лід-X за межі раніше відомих умов існування, отримавши стан, який виглядає як нова, більш складна структура. Автори наголошують, що потрібні додаткові дослідження, щоб точно визначити, чи йдеться про нову фазу води.
У своїй статті вони описують спостережуваний перехід як початок нового режиму структурної складності для води під високим тиском, який фактично переозначує верхню межу стабільності льоду-X.
Що це говорить про далекі планети
Безпосередньо проникнути в надра Урана чи Нептуна ми поки не можемо, але маємо дані космічних місій, зокрема програми «Вояджер». Вони дають уявлення про склад, тиск і температури всередині цих планет. Лабораторні установки на кшталт тієї, якою користується команда Саламата, дозволяють відтворювати подібні тиски й вивчати, що може відбуватися в їхніх надрах.
Отримані результати допомагають уточнити, якою насправді є вода в умовах Нептуна чи подібних світів. Якщо її структура інша, ніж на Землі, то й хімічні реакції, у яких вона бере участь, можуть відрізнятися. Це означає можливість існування сполук гірських порід і металів, яких немає на нашій планеті.
Такі дані важливі не лише для моделей потенційного життя на інших світах. Вони також підказують, чого очікувати від середовища, в яке колись зануряться наші зонди й космічні кораблі, якщо людство вирушить досліджувати далекі куточки Сонячної системи.
За словами Саламата, розуміння механізмів, що керують Сонячною системою та спостережуваним Всесвітом, є ключовим для розвитку людського знання. Лабораторні експерименти з водою під екстремальним тиском стають одним із перших кроків до того, щоб зазирнути всередину крижаних гігантів, не залишаючи Землі.
Більше про тему можна дізнатися у відео за посиланням: .
Вода під тиском як на Урані змінює свою кристалічну будову з’явилася спочатку на Цікавості.
