Унікальні властивості води під екстремальними умовами: як це може пояснити «діамантові дощі» на Урані та Нептуні
Нещодавно проведені дослідження відкрили нові горизонти в розумінні поведінки води під екстремальними температурами і тиском, що може пояснити феномен «діамантових дощів» на ледяних планетах Урані та Нептуні. Як показали молекулярно-динамічні симуляції, в умовах, що перевершують ті, які існують в лабораторіях на Землі, вода може перетворюватися на сильну кислоту, відому як «суперкислота».
Згідно з результатами дослідження, вода змінює свої властивості при температурах від 2000 до 3000 К (від 1727 до 2727 °C) та під тиском від 22 до 69 ГПа. Для розуміння масштабу впливу цих умов варто зазначити, що температура 2727 °C порівнянна з температурою сонячних плям, а тиск в 50 ГПа еквівалентний вазі ста слонів на кінчику пальця. Ці дані були озвучені хіміком Флавіо Сиро Бриджіано з університету Сорбонна, який брав участь у дослідженні.
Аналізи, що були проведені з використанням алгоритмів машинного навчання, припускають, що у воді, під впливом екстремальних умов, відбувається реакція протонування метану (CH₄) з утворенням нестабільних іонів метанія CH₅⁺, які через ряд перетворень переходять у наноалмази. Це підтверджує припущення, зроблені раніше іншими ученими, про те, що на Урані і Нептуні можуть відбуватися «діамантові дощи».
Незважаючи на цікавість описаних процесів, практичне застосування суперкислоти залишається під питанням через необхідність досягнення екстремальних умов для її отримання. Професор Джоел Бауман з університету Еморі в Атланті зазначив, що зв’язок між суперкислотною водою і «діамантовими дощами» справді є спекулятивним.
Тим не менш, науковці продовжують досліджувати можливості отримання суперкислоти при більш низьких температурах і тисках. Вони намагаються здобути переконливі експериментальні докази своїх теоретичних розрахунків у лабораторіях, що може суттєво розширити наше уявлення про властивості води і потенціал її застосування в практиці.
Висновки та значення дослідження
Являючи собою міждисциплінарне дослідження, ця робота відкриває нові перспективи для подальших досліджень як у галузі теоретичної хімії, так і в астрономії. Згідно з даними NASA, знання про фізичні та хімічні властивості води на екзопланетах можуть допомогти у пошуках життя за межами нашої планети. Слід зазначити, що наявність води в рідкому стані є однією з ключових умов для розвитку життя, і розуміння її складних властивостей може стати вирішальним у пошуку позаземних цивілізацій.
Наукове співтовариство з нетерпінням чекає подальших результатів досліджень, які допоможуть розкрити ще більше таємниць нашого всесвіту.
