Міжнародна група науковців виявила раніше невідому форму суперіонної води — незвичайного стану речовини, який виникає лише за надзвичайно високих температур і тиску. Дослідники вважають, що саме така вода може існувати в надрах Урана та Нептуна і навіть впливати на формування їхніх незвичних магнітних полів
Фото: magnific.com\WangXiNa
Відкриття зробили вчені з Університету Ростока, французького CNRS-École Polytechnique та Центру Гельмгольца Дрезден-Россендорф. Експерименти проводили на рентгенівських лазерах European XFEL у Німеччині та Linac Coherent Light Source у США.
Щоб отримати суперіонну воду, дослідникам довелося створити умови, які практично неможливі на поверхні Землі. Воду стискали під тиском понад 1,5 млн атмосфер і нагрівали до кількох тисяч градусів Цельсія.
За таких параметрів вона переходить у стан, який не можна повністю назвати ані твердим, ані рідким. Атоми кисню формують тверду структуру, тоді як іони водню можуть вільно рухатися всередині неї. Через цей рух суперіонна вода дуже добре проводить електричний струм.
Саме ця властивість може пояснити одну із загадок Урана та Нептуна. Ще у 1980-х роках космічний апарат Voyager 2 зафіксував, що магнітні поля цих планет мають незвичну форму та зміщені відносно їхніх центрів.
Науковці припускають, що рух заряджених частинок у суперіонній воді всередині планет може створювати електричні струми, які й формують такі складні багатополюсні магнітні поля.
Також читайте: Як сформувався Місяць: вчені опублікували нову теорію
Сам факт існування суперіонної води вченим був відомий і раніше, однак її точна атомна структура залишалася предметом дискусій. Попередні дослідження припускали, що атоми кисню розташовуються у відносно простій кубічній кристалічній решітці.
Нове дослідження показало, що структура значно складніша. Вона поєднує одразу два типи розташування атомів — гранецентроване кубічне та гексагональне щільне пакування. У результаті виникає своєрідна гібридна структура з численними порушеннями у порядку шарів атомів.
Зафіксувати ці особливості вдалося лише завдяки надточним рентгенівським вимірюванням, які дозволяли спостерігати за атомною будовою води безпосередньо під час експерименту.
Дослідники також з’ясували, що суперіонна вода може мати кілька різновидів структури залежно від температури та тиску. У цьому вона нагадує звичайний лід, який також може існувати у різних кристалічних формах.
Отримані результати можуть допомогти створити точніші моделі внутрішньої будови Урана, Нептуна та інших крижаних гігантів. Водночас через величезні запаси води на таких планетах суперіонна вода потенційно може бути однією з найпоширеніших форм води у Сонячній системі.
На думку редакції PSM, відкриття нової структури суперіонної води важливе не лише для фізики речовини. Воно може допомогти краще зрозуміти, що відбувається в надрах далеких планет і чому їхні магнітні поля настільки відрізняються від земного. Фактично лабораторні експерименти дають науковцям можливість відтворювати умови всередині світів, до яких людство поки не може дістатися безпосередньо
Ознайомтеся з іншими популярними матеріалами:
Понад 40% суші Землі можуть стати посушливими до 2100 року — учені
7 країн, де людство зможе пережити глобальну катастрофу
Учені переглядають популярну теорію походження життя на Землі
Джерело: RDWorldOnline.
Telegram 
Viber 
