Kiedy jesteśmy dziećmi, jedną z pierwszych rzeczy, których uczymy się w szkole, są stany fizyczne wody: stały, ciekły i gazowy. Ale wbrew temu, jak to brzmi i w co wierzymy przez całe życie, nie są to jedyne stany. Naukowcy z Lawrence Livermore National Laboratory, znajdującego się w Kalifornii, opublikowali badanie w Nature, aby szczegółowo opisać niedawne odkrycie woda superjonowa Przewidziany przez fizyków teoretycznych trzydzieści lat temu, dopiero teraz został zaobserwowany w rzeczywistości.

Czym jest woda superjonowa?

Woda superjonowa to kolejna forma wody, która pojawia się, gdy ciecz napotyka wysokie poziomy temperatury i ciśnienia. W takich warunkach staje się gęsta i gorąca, a jej struktura i zachowanie przypominają metal.

W jaki sposób woda staje się jednocześnie ciałem stałym i cieczą?

Aby zrozumieć, jak działa zjawisko superjonowe, należy zacząć od podstaw: woda składa się z dwóch atomów wodoru i jednego atomu tlenu - stąd słynny wzór H2O. Zazwyczaj grupują się one w kształcie litery "V", z atomem tlenu łączącym dwa atomy wodoru.

Ilustracja przedstawiająca powstawanie superjonowych kostek lodu z ciepła i ciśnienia generowanego przez lasery.

Zwykły lód, który znamy i używamy na co dzień, nazywany jest 1H, a cząsteczki H20 grupują się razem, tworząc sześciokąty. Istnieją jednak inne formy, które strukturyzują się na różne sposoby, w zależności od temperatury i ciśnienia w momencie zamarzania. Nauka zna co najmniej dwanaście z nich.

Naukowcy z Lawrence Livermore wykorzystali dwa kawałki diamentu, aby skompresować pewną ilość wody pod ciśnieniem 25 000 kilogramów na centymetr kwadratowy. W ten sposób powstał lód VII, który jest o około 60 procent gęstszy niż zwykła woda i stały w temperaturze pokojowej.

Następnie użyli światła laserowego, aby wywołać fale uderzeniowe w lodzie, podnosząc jego temperaturę o tysiące stopni Celsjusza i wywierając ciśnienie ponad milion razy większe niż ziemska atmosfera. Superjonowy lód zamienił się w ciecz w temperaturze 4700 stopni Celsjusza.

Gdzie można znaleźć jednocześnie wodę w stanie stałym i ciekłym?

Naukowcy uważają, że taka formacja lodu może występować na różnych planetach w Układzie Słonecznym i poza nim, w tym na Neptunie i Uranie. Możliwe, że odkrycie może nawet pomóc wyjaśnić zachowanie pola magnetycznego tych planet, których atmosfery mają ciągłe prysznice diamentów.