Экстремальные температуры и давление могут превратить воду в сверхкислотную жидкость. Такие условия возможны только в недрах Земли, внутри ледяных планет, таких как Уран и Нептун, — и, возможно, в контролируемых лабораторных экспериментах.
«При огромных давлениях и температурах вода проявляет удивительное свойство — она становится исключительно мощной кислотой, известной также как "суперкислота", которая может быть в миллиарды или даже триллионы раз сильнее серной кислоты», — говорит химик Флавио Сиро Бриджиано из университета Сорбонна.
Превращение в суперкислоту происходит при температуре 2000–3000 К (1727–2727 °C) и давлении 22–69 ГПа.
Для сравнения, 2727 °C — это температура солнечных пятен на поверхности нашего светила, а 50 гигапаскалей эквивалентны «ста слонам, стоящим на кончике вашего пальца», приводит пример Сиро Бриджиано.
Открытие стало результатом молекулярно-динамических симуляций на основе квантовой механики с использованием алгоритмов машинного обучения. С подробным описанием методов и итогов можно ознакомиться в статье на сервере препринтов arXiv.
Кроме того, рассчитали поведение смеси суперкислоты с метаном в тех же экстремальных условиях. Оказалось, наделенная сверхсвойствами вода протонирует (CH₄) с образованием неустойчивых ионов метания CH₅⁺, через ряд превращений переходящих в наноалмазы. Такая трансформация уже описана другими учеными.
Эта схема может объяснить результаты более ранних исследований, предполагающих, что на ледяных гигантах Уране и Нептуне идут алмазные дожди, заявил соавтор работы Артур Франс-Ланор из Французского национального центра научных исследований.
Описание превращения воды в суперкислоту любопытное, но ее практическое применение ограничено необходимостью экстремальных условий, прокомментировал профессор Джоэл Боуман из Университета Эмори в Атланте. Связь суперкислотной воды с алмазным дождем он и вовсе назвал спекулятивной.
Ученые тем временем ищут способы добиться перехода воды в суперкислотное состояние при более низких давлениях и температурах — они намерены получить убедительные экспериментальные доказательства своих теоретических выкладок в лаборатории.
Ученые обнаружили, что вода может существовать в двух жидких формах
Эксперимент показал: в недрах Нептуна и Урана могут идти алмазные дожди