Физики UNLV сжали воду выше 222 ГПа: структура льда-X стала менее симметричной

Исследователи из США сжали воду до давлений, ожидаемых на таких планетах, как Уран и Нептун, и обнаружили, что её атомная структура становится менее симметричной, сообщает ScienceAlert о работе в Communications Chemistry. sciencealert.comScienceAlertsciencealert.comОткрыть источник ↗ В команде — физик Ашкан Саламат из Университета Невады в Лас-Вегасе. По-видимому, такое превращение впервые удалось наблюдать в лаборатории; ранее его предсказывали в симуляциях. sciencealert.comScienceAlertsciencealert.comОткрыть источник ↗

Как проходил эксперимент

Учёные поместили крошечную каплю воды между двумя алмазными наконечниками и подняли давление свыше 222 ГПа. Это примерно в 2,2 миллиона раз больше давления, которое мы ощущаем на поверхности Земли. sciencealert.comScienceAlertsciencealert.comОткрыть источник ↗ Для выявления изменений на мельчайших масштабах применили рентгеновскую дифракцию, основанную на рассеянии рентгеновских лучей при прохождении через образец. sciencealert.comScienceAlertsciencealert.comОткрыть источник ↗

Обычно ожидают, что при сжатии атомы становятся более симметричными, упаковываясь плотнее. Здесь произошло обратное: кристаллическая структура льда стала более асимметричной и вытянутой. sciencealert.comScienceAlertsciencealert.comОткрыть источник ↗ С условиями на других планетах совпало только давление, но не температура. sciencealert.comScienceAlertsciencealert.comОткрыть источник ↗

Саламат отметил, что недра этих планет недоступны, но данные таких миссий, как Voyager, дают представление об их составе, давлении и температуре. Лаборатории могут воспроизводить химию и экспериментировать с тем, что может происходить внутри. sciencealert.comScienceAlertsciencealert.comОткрыть источник ↗

Лёд-X и его верхний предел

Работа касается льда-X — одного из более чем 20 известных учёным типов льда. Лёд-X формируется постепенно в широком диапазоне давлений и около 50 ГПа переходит в высокосимметричное расположение атомов кислорода и водорода. sciencealert.comScienceAlertsciencealert.comОткрыть источник ↗ Команда вывела его за известные пределы и получила структуру, которая выглядит новой, хотя для подтверждения нужны дальнейшие исследования. sciencealert.comScienceAlertsciencealert.comОткрыть источник ↗

В статье авторы пишут, что этот переход знаменует начало нового режима структурной сложности H2O при высоком давлении и пересматривает верхний предел устойчивости льда-X. sciencealert.comScienceAlertsciencealert.comОткрыть источник ↗

По словам исследователей, изменение структуры влияет на теплопроводность воды, на магнитные поля и на плотность планеты. Эти свойства важны для интерпретации наблюдений в телескопы. sciencealert.comScienceAlertsciencealert.comОткрыть источник ↗ Они добавляют, что если структура воды иная, то и вызываемые ею химические реакции могут отличаться, возможно, с участием соединений горных пород и металлов, которых нет на Земле. sciencealert.comScienceAlertsciencealert.comОткрыть источник ↗