Ученые подтвердили существование суперионной воды

Москва, 17:32, 10 Фев 2018, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Вода — это распространенное и любопытное соединение. В отличие от большинства других веществ, оно расширяется при замерзании. Этот процесс тоже очень сложный — вода может трансформироваться в более, чем десяток различных типов льда.

Теперь ученые подтвердили существование ранее гипотетической формы воды, которая одновременно является жидкой и твердой. Это называется суперионной водой, и ученые предположили, что она располагается в мантиях Нептуна и Урана.

Вода существует во многих формах

Теоретики впервые предположили 30 лет назад, что суперионная вода может существовать при чрезвычайно высоких давлениях и высоких температурах. Теплота расплавляет химические связи между атомами водорода и кислорода. Высокое давление удерживает более крупные и более тяжелые атомы кислорода в фиксированной структуре кристаллов — твердое тело, в то время как ядра водорода или ионы протекают как жидкость.

Это делает вещество проводником электричества, подобно металлу, но ток переносится положительно заряженными ионами вместо отрицательно заряженных электронов.

В эксперименте ученые из Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора в Калифорнии сжимали воду между двумя кусками алмаза под давлением 253 000 тонн/м2. Вода стала типом льда под названием лед VII, который на 60% плотнее обычной воды. Затем исследователи изучили лед с помощью лазерного излучения, посылая через него ударные волны.

Результатом стала скромная копия условий внутри Урана и Нептуна (как и других ледовых планет-гигантов в иных солнечных системах, скорее всего): где температуры достигают тысяч градусов и давления в более чем миллион раз больше земной атмосферы.

Команда смогла подтвердить, что конечный продукт был суперионным, потому что они получили его оптический внешний вид. Образец был непрозрачным, предполагая, что в нем движутся ионы, а не электроны.

Эксперимент соответствовал расчетным предсказаниям — он также мог бы объяснить односторонние магнитные поля Урана и Нептуна. Магнитное поле Земли генерируется в ее ядре, а магнитные поля ледяных тел могут быть получены из оболочек суперионного льда внутри мантии.