Vědcům se podařilo experimentálně vytvořit podmínky, za jakých může existovat voda uvnitř obřích planet. Ukázalo se, že voda přitom přechází do kvalitativně nového "superionizovaného" skupenského stavu.

Podle současných představ existují v nitrech obřích planet extrémní podmínky - teploty zde mohou dosahovat až 1000 °C a tlak může více než 100 000krát převyšovat hodnotu atmosférického tlaku na zemském povrchu. V takovýchto podmínkách obvykle získávají materiály zvláštní vlastnosti, rozdílné od běžného stavu. Jak se ukázalo, voda není výjimkou.

Někteří vědci již dříve předpokládali, že voda může existovat pro nás v nezvyklých skupenstvích - kromě plynného, kapalného a pevného také v tzv. superionizovaném skupenství. V tomto stavu si atomy kyslíku zachovávají svoji stálou polohu v molekulách (jako by zde zamrzly) a atomy vodíku "poletují" kolem nich obrovskou rychlostí.

Jak informuje časopis Nature, skupina vědců pod vedením Laurence Frieda z Lawrence Livermore National Laboratory (Kalifornie) se pokusila experimentálně vyrobit superionizovanou vodu v pozemních podmínkách. Za účelem vytvoření potřebného tlaku byla kapka vody stlačována speciálním lisem mezi dvěma diamanty. Zahřátí na potřebnou teplotu zajišťoval infračervený laser. Monitorování stavu, v jakém se voda nacházela, se provádělo na základě měření rychlosti kmitání molekul. V přesně změřeném okamžiku se tato rychlost velice rychle - skokem - změnila, což bylo důkazem přechodu vody do kvalitativně jiného skupenského stavu. "Tato pozorování umožňují určit hranici fázových přechodů, avšak říci, co se přesně děje za touto hranicí, to zatím nelze," říká Fried.

Pro vyřešení této záhady vědci použili metodu počítačového modelování. K vypracování modelu chování 60 molekul, nacházejících se v superionizovaném stavu, potřebovali několik týdnů práce počítače, ekvivalentního 1000 laptopům.

Analýza výsledků modelování ukázala, že s růstem tlaku a teploty se molekuly vody rozkládají, voda vytváří nemolekulární strukturu o hustotě, převyšující hustotu obyčejného vodního ledu. Kromě toho se voda stává superionizovanou. "Představit si podobný stav není vůbec lehké," komentuje situaci Fried. "Je možné předpokládat, že se v tomto stavu vytváří stabilní krystalická mřížka z atomů kyslíku, přičemž atomy vodíku se mohou volně skrz mřížku pohybovat. Kdybychom takovouto vodu přemístili do pozemských podmínek, okamžitě by explodovala. Avšak v nitrech obřích planet bude pevná jako železo a v důsledku vysoké teploty bude zářit jasně žlutým světlem."

"Myslím si, že tato práce je velice zajímavá a fakt, že matematický výpočet byl potvrzen experimentem, dělá tuto teorii pravděpodobnou," prohlásil Russell Hemley, který se zabývá otázkami vysokotlaké chemie na geofyzikální laboratoři Carnegie Institution´s Geophysical Laboratory, Washington. "Všichni bychom si přáli mít k dispozici další přímé důkazy existence vody v superionizovaném stavu." V současné době provádí skupina Laurence Frieda další experimenty a snaží se změřit vodivost této nové formy hmoty, což umožní mnohem lépe pochopit její zvláštnosti.

"Jestliže superionizovaná voda skutečně existuje v nitrech obřích planet sluneční soustavy, pak lze předpokládat, že je ve vesmíru velice rozšířená. Kromě toho superionizovaná voda by měla být teoreticky vysoce vodivá, což umožní vysvětlit podstatu mohutných magnetických polí obřích planet, například Uranu a Neptunu."

Zdroj: spacenews.ru a nature.com
Převzato: Hvězdárna Valašské Meziříčí