Вода — одно из самых распространенных и необходимых веществ в мире. Мы буквально не можем жить без воды как почти универсального растворителя. Она падает с неба, мы моемся с помощью воды, пьем ее и плаваем ради удовольствия.
Вода ведет себя странно, совершенно не так, как другие жидкости: при замерзании становится менее плотной и расширяется, и остается жидкостью при температуре, при которой похожие по составу вещества уже давно стали бы газом. Но если изменить условия — сильно увеличить давление и температуру — вода становится еще загадочнее.
Глубоко внутри ледяных гигантов, таких как Уран и Нептун, условия настолько экстремальные, что вода превращается в нечто невероятное — суперионный лед. Это не обычный лед: в нем атомы кислорода остаются на месте, образуя твердую решетку, а ядра водорода свободно движутся по этой решетке, как в жидкости. Получается нечто среднее между твердым и жидким состоянием — вещество, которое проводит электричество почти как металл.
Ученые давно предсказывали существование такого льда, но теперь впервые смогли создать его в лаборатории, имитируя условия внутри планет. С помощью алмазов и лазеров они сжали воду до давления в 2,3 миллиона раз выше атмосферного и нагрели до нескольких тысяч градусов. При этом они обнаружили новую форму суперионного льда с гексагональной плотноупакованной структурой — особой укладкой атомов кислорода. Раньше была известна только кубическая форма, а теперь оказалось, что при определенных условиях лед может переходить из одной структуры в другую.
Это важно, потому что такие формы льда могут существовать внутри Урана и Нептуна. Их электрические и физические свойства, возможно, влияют на необычные магнитные поля этих планет — запутанные, смещенные и асимметричные. Если гексагональный лед проводит ток иначе, чем кубический, это может изменить наше понимание того, как работают эти далекие миры.
Пока ученые не знают всех свойств нового льда. Нужны новые эксперименты и расчеты. Но одно ясно — вода, которую мы считаем простой, на самом деле полна сюрпризов: даже в самых экстремальных условиях она продолжает удивлять и, возможно, именно такие формы льда играют ключевую роль в устройстве нашей Солнечной системы.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что вода молодой Земли могла сохраниться у самого ядра планеты.