Вчені створили нову форму льоду при температурі 2000 градусів

Вчені створили одну з найнезвичайніших форм льоду. Вона існує за неймовірного тиску, що сягає 2,3 мільйона атмосфер, та колосальних температур до 2630 кельвінів (2357 градусів Цельсія), повідомляє Science Alert.

За таких температур вода, здавалося б, мала б неминуче переходити в газоподібний стан — і навіть частково розпадатися на атоми кисню та водню, з яких вона складається. Але за колосального тиску, який може існувати всередині планет, відбуваються дивовижні речі.

ВАС ЗАЦІКАВИТЬ

Річки Арктики спростували уявлення вчених про ерозію

Зазвичай під час переходу з рідкого стану в газоподібний (пара) вода розширюється. Але під дією надзвичайного тиску це розширення блокується. Натомість вода зберігає надзвичайно високу щільність, набуваючи екзотичних форм, що не мають нічого спільного з тим льодом, який зустрічається на поверхні Землі.

Однією з таких форм є суперіонний лід - незвичайний стан речовини, який не можна назвати ані повністю твердим, ані повністю рідким. Атоми кисню в ньому залишаються нерухомими, утворюючи жорстку кристалічну решітку, як у звичайному твердому тілі. Водночас ядра водню зберігають рухливість і дифундують крізь цю решітку, подібно до частинок у рідині.

При зміні умов взаємне розташування атомів кисню перебудовується, утворюючи різні конфігурації, які називаються фазами. На сьогодні відомо близько 20 фаз водяного льоду, деякі з них в екстремальних умовах переходять у суперионний стан. Вчені продовжують пошуки нових фаз. Вважається, що суперіонний лід існує в надрах Урана та Нептуна, а його незвичайні властивості можуть відігравати роль у формуванні настільки ж незвичайних магнітних полів цих планет.

У ході нових експериментів група дослідників під керівництвом фізика Алексіса Форестьє з Комісаріату з атомної та альтернативних видів енергії Франції піддала крихітні зразки води впливу екстремальних умов, характерних для надр крижаних гігантів.

Вчені стискали зразки між алмазними ковадлами, створюючи тиск до 230 гігапаскалів, і водночас нагрівали їх лазером до температур у тисячі градусів. Цей тиск у 2,3 мільйона разів перевищує атмосферний тиск на рівні моря (для порівняння: тиск у центрі Землі становить близько 360 гігапаскалів).

Потім за допомогою надтонкого пучка синхротронного рентгенівського випромінювання дослідники відстежували зміни в кристалічній структурі льоду.

У результаті вчені отримали фазу, існування якої передбачалося теоретично, але яка ніколи раніше не спостерігалася: лід із гексагональною щільноупакованою (ГЩУ) структурою. Під час нагрівання цього кристала характер його розширення також вказав на ознаки суперіонної поведінки, що свідчить про перехід речовини в суперіонний стан при температурі близько 1700 кельвінів.

Нагадаємо, телескоп «Джеймс Вебб» показав, що на Плутоні та супутнику Сатурна Титані відсутня загадкова довжина хвилі світла. Це відкриття натякає на те, що ці світи містять невідому молекулу, яка досі не була виявлена на жодному іншому світі Сонячної системи чи екзопланеті.