Bērnībā viena no pirmajām lietām, ko mēs mācāmies skolā, ir ūdens fizikālie stāvokļi: ciets, šķidrs un gāzveida. Taču pretēji tam, kā tas izklausās un ko mēs visu mūžu uzskatām, tie nav vienīgie. Zinātnieki no Lorensa Livermora Nacionālās laboratorijas, kas atrodas Kalifornijā, ir publicējuši pētījumu žurnālā Nature, lai detalizēti aprakstītu neseno atklājumu par to. superjonu ūdens Teorētiskie fiziķi to paredzēja jau pirms trīsdesmit gadiem, bet reāli tas ir novērots tikai tagad.

Kas ir superjonu ūdens?

Superjoniskais ūdens ir vēl viena ūdens forma. Tā rodas, kad šķidrums saskaras ar augstu temperatūru un spiedienu. Šādos apstākļos tas kļūst blīvs un karsts, ar metāla struktūru un uzvedību.

Kā ūdens vienlaikus kļūst ciets un šķidrs?

Lai saprastu, kā darbojas superjonu fenomens, jāsāk ar pašiem pamatiem: ūdens sastāv no diviem ūdeņraža atomiem un viena skābekļa atoma - no tā arī nāk slavenā formula H2O. Parasti tie grupējas V formā, skābekļa atoms savieno divus ūdeņraža atomus.

Ilustrācija, kurā parādīta superjonu ledus kubiņu veidošanās no lāzeru radītā siltuma un spiediena.

Parasto ledu, ko mēs pazīstam un lietojam ikdienā, sauc par 1H, un H20 molekulas grupējas, veidojot sešstūrus. Taču ir arī citas formas, kas strukturējas dažādi atkarībā no temperatūras un spiediena sasalšanas brīdī. Zinātnei ir zināmas vismaz divpadsmit no tām.

Lorensa Livermora zinātnieki izmantoja divus dimanta gabalus, lai saspiestu noteiktu daudzumu ūdens ar spiedienu 25 000 kilogramu spēka uz kvadrātcentimetru. Tādējādi tika radīts ledus VII, kas ir aptuveni par 60 % blīvāks nekā parastais ūdens un istabas temperatūrā ir ciets.

Pēc tam viņi izmantoja lāzera gaismu, lai ledū radītu triecienviļņus, paaugstinot tā temperatūru par tūkstošiem grādu pēc Celsija un radot spiedienu, kas vairāk nekā miljons reižu pārsniedz Zemes atmosfēras spiedienu. 4 700 grādu pēc Celsija temperatūrā superjoniskais ledus pārvērtās par šķidrumu.

Kur vienlaicīgi ir iespējams atrast cietu un šķidru ūdeni?

Zinātnieki uzskata, ka šāds ledus veidojums varētu būt sastopams uz dažādām Saules sistēmas planētām un ārpus tās, tostarp uz Neptūna un Urāna. Iespējams, ka atklājums pat palīdzēs izskaidrot šo planētu, kuru atmosfērās ir pastāvīgas dimantu lietusgāzes, magnētiskā lauka uzvedību.