Ученые из американской лаборатории Лоренс Фрайд со своими коллегами произвели компьютерный расчет пятого агрегатного состояния воды, и создали ее в условиях лаборатории. В фазовом суперионном состоянии кислородные атомы в воде замораживаются в решетке кристалла. Но атомы водорода остаются при этом подвижными, и путешествуют как в газе по всему кристаллу с большой скоростью.
Суперионное агрегатное состояние рассматривалось уже давно. Физики думали, что в подобном виде вода находится в недрах больших планет. Ее температура там достигает 1000 градусов, и давление 100 тысяч атмосфер. Ученый Фрайд пытался создать суперионную воду в лабораторных условиях, сжимая простую воду в алмазных наковальнях. При этом вода нагревалась инфракрасными лучами лазера.
Как проводились исследования
Снимая информацию о вибрации молекул, ученые могли видеть, как менялось их фазовое состояние на необычное явление. Однако, зафиксировав эту границу, ученые не смогли точно определить, что конкретно происходит на другой стороне. Для решения этого вопроса им был нужен суперкомпьютер, и машинное время продолжительностью одной недели. Команда ученых во главе с Фрайдом произвели расчет поведения молекул воды в данных условиях, и определили, что происходит их разрушение.
Атомы, образовавшие эти молекулы, на самом деле создают суперионное состояние. Это наиболее плотное, по сравнению со льдом, состояние, твердое как сталь, но не похоже на жидкость, лед или газ в нашем мировоззрении. По мнению ученых, высокая электрическая проводимость суперионной воды может отвечать за магнитные поля большой мощности на Нептуне и Уране.
Мнение ученых по суперионной воде
Ученые считают, что такое состояние воды сложно представить. Можно считать, что в таком состоянии создается фиксированная решетка кристалла, состоящая из атомов кислорода. При этом атомы водорода свободно двигаются в воде. Если суперионную воду разместить на Земле в наши обычные условия, то произойдет взрыв. Однако на гигантских планетах она будет прочная, и может от нагревания светиться ярко-желтым свечением.
Исследователь Рассел Хэмли считает, что эта работа вызывает любопытство, а факт того, что математические исследования были закреплены экспериментом, позволяет считать, что это явление правдоподобно. Этот ученый занимается проблемами химии повышенных давлений в лаборатории геофизики института Карнеги в Англии.
При этом ученый считает, что хотелось бы увидеть непосредственные доказательства существования пятого агрегатного состояния воды в условиях лаборатории, а именно в суперионном состоянии. С его точкой зрения согласен Лоренс Фрайд. Его группа в настоящее время проводит исследования над замером теплопроводности пятого агрегатного состояния формы воды. Это дает возможность лучше определить ее особенности.
Заключение
Если вода в суперионном состоянии и на самом деле есть на огромных планетах в Солнечной системе, то именно такое состояние воды необходимо считать самой распространенной. Кроме этого, вода в суперионном состоянии в теории должна обладать слишком большой электропроводимостью. Это может открыть природу магнитных полей большой мощности в гигантских планетах, как Нептун и Уран.
