Лед не тает даже при 2000 °C: физики впервые создали аномальную форму воды
Физики впервые подтвердили существование экзотической формы воды, которая ведет себя совсем не так, как обычный лед. Речь идет о новой фазе льда, в которой вода при экстремальных условиях приобретает аномальные свойства.
Об этом пишет РБК-Украина со ссылкой на исследование, опубликованное в профессиональном научном вестнике Physical Review Letters.
Как лед может быть горячим и редким одновременно?
Ученые объяснили: в обычных условиях вода при высоких температурах превращается в пар и расширяется.
Однако при колоссальном давлении это расширение становится невозможным, и вода переходит в так называемое суперионное состояние.
Это гибридная форма вещества, одновременно сочетающая свойства твердого тела и жидкости:
- атомы кислорода остаются неподвижными и формируют прочную кристаллическую решетку, как в обычном жестком кризисе;
- ядра гидрогена (водорода) свободно передвигаются сквозь эту решетку, ведя себя подобно частицам в жидкости.
Как проходил эксперимент?
Чтобы воссоздать условия, царящие в недрах планет-гигантов, ученые сжали микроскопические капли воды между концами сверхпрочных алмазов и параллельно разогрели лазерами.
Параметры эксперимента
Давление достигало 230 гигапаскалов (это 2,3 миллиона атмосфер - для сравнения, давление в центре Земли составляет около 360 гигапаскалов);
Температура: образцы нагревали до 2 357 °C (1 427 °C на начальных этапах переходов и до 1 977 °C при формировании основных фаз).
Структуру льда анализировали с помощью узкого пучка рентгеновского излучения.
При давлении более 200 гигапаскалов новая гексагональная форма (hcp) стала основной и стабильной, вытеснив ранее известную кубическую форму (fcc).
Ученые также зафиксировали, что новая фаза начинает переходить в суперионное состояние уже при температуре около 1427 °C.
Почему это важно для астрономии?
Открытие имеет прямое значение для понимания строения Урана и Нептуна. Считается, что именно суперионный лед составляет значительную часть недр.
Если новая гексагональная фаза будет проводить электрический ток и будет деформироваться иначе, чем ранее известные формы льда, ученым придется просмотреть текущие модели движения вещества и электрических зарядов внутри этих планет.
Именно эти внутренние процессы отвечают за формирование асимметричных и хаотичных магнитных полей ледяных гигантов.
В настоящее время авторы исследования призывают теоретиков провести дополнительные расчеты, чтобы подробно изучить электрические и механические свойства вновь открывшейся фазы.