Вода не всегда такая, какой кажется. Было обнаружено, что в экстремальных условиях, например на других планетах, вода меняет свою атомную структуру, что позволяет ей менять внешний вид и другие свойства. Новое исследование Университета Невады в Лас-Вегасе, опубликованное в журнале Communications Chemistry, показывает, что под давлением вода становится менее симметричной.
«Вода в условиях, отличных от земных, ведет себя гораздо сложнее, чем мы могли себе представить, — говорит физик из Университета Невады в Лас-Вегасе Ашкан Саламат, руководитель исследования и директор университетской Лаборатории экстремальных условий. — Удивительно, как вода может вести себя под давлением».
Обычно при сжатии материалов их объем уменьшается, а атомы сближаются друг с другом. Считается, что это приводит к более симметричному расположению атомов, но вода показала, что это не так. И когда вы сжимаете воду, ее химический состав меняется.
В лаборатории Саламата давление воды было эквивалентно 35 миллионам фунтов на квадратный дюйм (PSI). Для сравнения: давление в автомобильной шине составляет около 30 фунтов на квадратный дюйм. Таким образом, в лаборатории были воссозданы условия, приближенные к тем, что существуют на Нептуне или Уране. Эти так называемые ледяные гиганты на самом деле представляют собой шары из расплавленной, похожей на металл воды, аммиака и метана.
«Мы не можем проникнуть в кору или атмосферу этих планет из-за большого расстояния, но у нас есть данные, полученные, например, в рамках программы "Вояджер"», — сказал Саламат. «Мы имеем представление об их составе, внутреннем давлении и температуре. А в таких лабораториях, как моя, мы можем воспроизвести химические процессы и поэкспериментировать с тем, что происходит внутри этих планет».
Результаты исследования показывают, что вода может принимать необычные формы. Вода вполне может быть своего рода хамелеоном и существовать в совершенно иной структурной форме, чем на Земле, из-за гораздо более высокого давления. Если бы давление снизилось, космическая вода, скорее всего, приняла бы известную нам структуру, которая чаще встречается на нашей планете.
Это было проверено с помощью спектроскопии: образцы сжимали между двумя алмазами (самым твёрдым из известных материалов), чтобы создать экстремальное давление. Затем с помощью рентгеновских лучей исследовали структурное расположение атомов.
«Понимание механизмов, лежащих в основе Солнечной системы и наблюдаемой Вселенной, имеет решающее значение для развития человеческого знания, — сказал Саламат. — Что мы увидим, когда наконец доберемся до новых миров? Мы действительно первопроходцы в попытках ответить на эти вопросы в лабораторных условиях».
[Фото: Josh Hawkins/UNLV]
