Исследование необычного состояния воды — суперионного льда
Группа ученых под руководством Алексиса Форестье из Комисаріату по атомной энергии (CEA) впервые получила новый вид суперионного льда. Для этого воду нагрели с помощью лазеров до температуры 2630 К (около 2357 °C) и подвергли давлению 230 ГПа — что в 2,3 миллиона раз превышает атмосферное давление на уровне моря. Образцы жидкости были помещены между алмазными наковальнями, способными выдерживать такие экстремальные условия.
В этих условиях вода не переходит в пар, а образует суперионное состояние, в котором жесткая кристаллическая структура из атомов кислорода сосуществует с подвижными ядрами водорода. Такая особенность обеспечивает материалу высокую электрическую проводимость. Рентгеновские исследования показали, что при давлении выше 200 ГПа кристаллическая решетка меняет форму с кубической на гексагональную (hcp). Астрофизики предполагают, что суперионный лед является ключевым компонентом мантии планет-гигантов Нептуна и Урана.
Практическое значение открытия
Полученные результаты позволят усовершенствовать модели электромагнитных процессов в ледяных гигантах, объясняя особенности их магнитных полей, которые отличаются хаотичностью и смещением. Точное понимание атомной структуры в суперионной фазе открывает новые горизонты для фундаментальных и прикладных исследований в материаловедении.
Данная работа имеет большое значение для астрофизики, так как помогает глубже понять физику экстремальных условий, характерных для отдаленных планет и их внутреннего строения. Раскрытие уникальных свойств такого льда может повлиять на развитие теорий планетарной эволюции и стимулировать поиск инновационных материалов с необычными характеристиками, востребованных в современных технологиях. Такие исследования расширяют наши знания о сложных процессах во Вселенной и ее разнообразных объектах.