Вода під тиском як на Урані змінює свою кристалічну будову

06 листопада 2026 р. 03:48

06 листопада 2026 р. 03:48

Вода, яку ми звикли вважати простою речовиною, під екстремальними тисками в надрах інших планет поводиться зовсім не так, як на Землі. У новому дослідженні, про яке розповідає ScienceAlert , фізики зі США стиснули воду до тисків, подібних до умов усередині Урана та Нептуна, і виявили, що її атомна структура стає менш симетричною та більш «деформованою».

Такі зміни можуть впливати на те, як вода проводить тепло, як вона бере участь у формуванні магнітних полів і якою є густина планети. Усе це важливо для правильного тлумачення даних телескопів і моделей будови далеких світів.

Як відтворили тиск надр крижаних гігантів

Команда помістила крихітну краплю води між двома алмазними наковальнями, поступово збільшуючи тиск до понад 222 гігапаскалів (ГПа) . Це приблизно 2,2 мільйона разів більше, ніж атмосферний тиск на поверхні Землі.

Щоб простежити, що відбувається з водою на атомному рівні, дослідники використали рентгенівську дифракцію. За тим, як рентгенівські промені розсіюються, проходячи крізь зразок, можна відновити кристалічну структуру речовини.

Зазвичай очікують, що за сильного стискання атоми впорядковуються в більш симетричні структури. Однак у цьому експерименті сталося протилежне: кристалічна решітка льоду стала більш перекошеною та розтягнутою.

Раніше подібну поведінку води за екстремальних тисків передбачали комп’ютерні моделі, але тепер її вдалося безпосередньо зафіксувати в лабораторії. Фізик Ашкан Саламат (Ashkan Salamat) з Університету Невади в Лас-Вегасі зазначає, що вода за умов, відмінних від земних, виявляється набагато складнішою, ніж вважали раніше.

Що таке лід-X і чому він важливий

Експерименти також дали нову інформацію про так званий лід-X – одну з понад 20 відомих форм льоду. Ця фаза води формується поступово в широкому діапазоні тисків і набуває дуже симетричної структури приблизно при 50 ГПа , якщо дивитися на розташування атомів кисню та водню.

У новій роботі вчені «проштовхнули» лід-X за межі раніше відомих умов існування, отримавши стан, який виглядає як нова, більш складна структура. Автори наголошують, що потрібні додаткові дослідження, щоб точно визначити, чи йдеться про нову фазу води.

У своїй статті вони описують спостережуваний перехід як початок нового режиму структурної складності для води під високим тиском, який фактично переозначує верхню межу стабільності льоду-X.

Що це говорить про далекі планети

Безпосередньо проникнути в надра Урана чи Нептуна ми поки не можемо, але маємо дані космічних місій, зокрема програми «Вояджер». Вони дають уявлення про склад, тиск і температури всередині цих планет. Лабораторні установки на кшталт тієї, якою користується команда Саламата, дозволяють відтворювати подібні тиски й вивчати, що може відбуватися в їхніх надрах.

Отримані результати допомагають уточнити, якою насправді є вода в умовах Нептуна чи подібних світів. Якщо її структура інша, ніж на Землі, то й хімічні реакції, у яких вона бере участь, можуть відрізнятися. Це означає можливість існування сполук гірських порід і металів, яких немає на нашій планеті.

Такі дані важливі не лише для моделей потенційного життя на інших світах. Вони також підказують, чого очікувати від середовища, в яке колись зануряться наші зонди й космічні кораблі, якщо людство вирушить досліджувати далекі куточки Сонячної системи.

За словами Саламата, розуміння механізмів, що керують Сонячною системою та спостережуваним Всесвітом, є ключовим для розвитку людського знання. Лабораторні експерименти з водою під екстремальним тиском стають одним із перших кроків до того, щоб зазирнути всередину крижаних гігантів, не залишаючи Землі.

Більше про тему можна дізнатися у відео за посиланням: .

Наука