Sekite 15min Google
Vanduo yra viena iš labiausiai įprastų ir gyvybiškai svarbių medžiagų žmonių pasaulyje.
Mes tiesiogine prasme negalėtume normaliai funkcionuoti be jo savybių kaip beveik universalaus tirpiklio. Jis krinta iš dangaus. Mes jame prausiamės, geriame jį ir savo malonumui maudomės jame.
Tačiau pažvelgus į vandenį tiesiog kaip į skystį, jis yra nepaprastai keistas ir elgiasi taip, kaip visiškai nebūdinga kitiems skysčiams. Užšaldamas jis tampa mažesnio tankio. Jo paviršiaus įtempis yra neįprastai didelis. Tokia pati neįprasta yra ir jo virimo temperatūra. Be to, atsižvelgiant į jo molekulinę masę, kambario temperatūroje vanduo apskritai turėtų būti dujos.
Ir visa tai vyksta įprastomis, mums gerai pažįstamomis Žemės sąlygomis.
Tačiau vos pakeitus slėgį ar temperatūrą keliais laipsniais, neįprastas vandens elgesys tampa dar labiau stebinantis.
Mokslininkai dabar pademonstravo vieną keisčiausių iki šiol žinomų ledo formų – ji susidaro esant neįtikėtinai dideliam, iki 2,3 mln. atmosferų siekiančiam slėgiui ir milžiniškai, iki 2357 °C siekiančiai temperatūrai.
Esant tokiai temperatūrai paprastai tikėtumėmės, kad vanduo neabejotinai bus dujos – be to, jo molekulės galėtų būti iš dalies suskilusios į sudedamuosius deguonies ir vandenilio atomus. Tačiau giliai planetų viduje, kur slėgis siekia astronomines reikšmes, vyksta kai kas įdomaus.
Kai vanduo iš skysčio virsta dujomis, arba garais, jis plečiasi. Esant milžiniškam, milijonus atmosferų siekiančiam slėgiui, šis plėtimasis slopinamas. Todėl vanduo gali išlikti neįprastai tankus ir įgauti egzotiškas formas, nepanašias į jokį ledą, su kuriuo susiduriame Žemės paviršiuje.
Viena iš jų – superjoninis ledas – itin keista medžiagos būsena, kuri nėra nei visiškai kieta, nei visiškai skysta. Deguonies atomai išlieka fiksuoti standžioje kristalinėje gardelėje, kaip ir kietoje medžiagoje. Tačiau vandenilio branduoliai gali judėti ir sklaidytis per šią gardelę panašiai kaip dalelės skystyje.
Esant šiek tiek kitokioms sąlygoms, deguonies atomų išsidėstymas pasikeičia į kitokias struktūras, vadinamas fazėmis. Šiuo metu žinoma daugiau nei 20 vandens ledo fazių, o kelios iš jų ekstremaliomis sąlygomis tampa superjoninėmis. Mokslininkai nuolat ieško naujų.
Manoma, kad superjoninis ledas egzistuoja giliai Urano ir Neptūno viduje, kur jo neįprastos savybės gali turėti įtakos šių planetų taip pat neįprastų magnetinių laukų susidarymui.
Naujajame eksperimente fiziko Alexis Forestier iš Prancūzijos vadovaujama komanda nedidelius vandens mėginius patalpino į tokias ekstremalias sąlygas, kokios, kaip manoma, egzistuoja ledinių milžinių planetų viduje.
Mokslininkai suspaudė mėginius tarp deimantų galiukų, sukurdami iki 230 gigapaskalių siekiantį slėgį, o lazeriais juos įkaitino iki tūkstančių laipsnių. Tai prilygsta 2,3 mln. kartų didesniam nei Žemės atmosferos slėgiui jūros lygyje. Palyginimui, slėgis Žemės centre siekia apie 360 gigapaskalių.
Tada itin siauru sinchrotroninių rentgeno spindulių pluoštu mokslininkai tyrė ledo kristalinės struktūros pokyčius.
Eksperimento metu susiformavo teoriškai prognozuota, tačiau anksčiau eksperimentais vienareikšmiškai nepastebėta struktūra – šešiakampė glaudžiai supakuota, arba hcp, ledo fazė.
