Под экстремальным давлением, сопоставимым с недрами Урана и Нептуна, вода парадоксальным образом теряет симметрию атомной структуры, меняет свою химию и превращается в неизвестную ранее форму, которая возвращается к норме при снятии сжатия.
Ключевые тезисы:
- Физики из UNLV доказали, что давление в 2,4 миллиона атмосфер лишает атомы воды симметрии.
- Эксперимент проводился путем сжатия образцов жидкости между двумя алмазами, имитируя условия ледяных гигантов.
- При ослаблении давления трансформированная вода возвращается к своей привычной земной структуре.
Физика гласит: сильное сжатие заставляет атомы выстраиваться в строгом, геометрически идеальном порядке. Однако вода вновь доказала свой непокорный характер: под колоссальным давлением она теряет симметрию и превращается в нечто совершенно иное, напоминая жидкого оборотня.
Исследователи из Университета Невады в Лас-Вегасе (UNLV) опубликовали в журнале Communications Chemistry результаты эксперимента, переворачивающего представления о химии жидкостей. Команда под руководством физика Ашкана Саламата, директора Лаборатории экстремальных условий Невады, выяснила, что за пределами земной зоны комфорта вода ведет себя гораздо сложнее, чем предполагала наука. Обычно по мере сжатия объем материала уменьшается, а атомы сближаются, образуя высокосимметричные структуры. Но вода ломает этот шаблон: при экстремальном давлении ее химия радикально меняется, а атомная решетка переходит в состояние с более низкой симметрией.
Чтобы заставить воду раскрыть свои инопланетные свойства, ученым пришлось воссоздать условия, царящие в недрах ледяных гигантов. Для этого микроскопические образцы жидкости зажали между двумя алмазами — самым твердым известным материалом. Это позволило создать чудовищное давление, эквивалентное почти 2,4 миллиона атмосфер. Для сравнения: давление в обычной автомобильной шине составляет всего около двух атмосфер. С помощью методов спектроскопии и рентгеновского излучения физики смогли заглянуть внутрь этого зажатого кристалла и зафиксировать перестройку атомов.
Зачем подвергать привычную жидкость таким суровым испытаниям? Ответ кроется на окраинах нашей Солнечной системы. Уран и Нептун на самом деле представляют собой огромные шары из расплавленной, похожей на металл смеси воды, аммиака и метана. Ашкан Саламат отмечает, что отправить зонд прямо в мантию этих планет невозможно из-за колоссальных расстояний и экстремальной среды. Все, чем сегодня располагает наука — это данные программы «Вояджер», дающие лишь примерное представление о составе, температуре и давлении внутри этих миров. Поэтому лабораторные алмазные камеры остаются единственным способом понять, что именно плещется в недрах ледяных гигантов.
Исследование доказывает, что под гигантским давлением вода становится своеобразным «оборотнем», принимая совершенно незнакомые, структурно иные формы. Однако эта трансформация полностью обратима. Стоит только ослабить тиски и сбросить давление, как космическая жидкость послушно возвращается к своей стандартной конфигурации, характерной для нашей планеты. По словам Саламата, понимание этих причудливых механизмов критически важно для расширения человеческих знаний о Вселенной: когда мы наконец доберемся до этих далеких миров, наука должна быть готова к тому, что предстоит там увидеть.
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
FAQ: Часто задаваемые вопросы
Правда ли, что сжатие всегда делает структуру веществ более симметричной?
Чаще всего это именно так, поскольку давление заставляет атомы плотно и равномерно прижиматься друг к другу. Однако вода является редким исключением: при сверхвысоком давлении ее химия меняется, а атомная структура парадоксальным образом теряет симметрию.
Как физики создают давление, сопоставимое с недрами Нептуна?
Для этого микроскопические образцы жидкости помещают между двумя алмазами. Установка способна сжимать воду с силой до 2,4 миллиона атмосфер, что позволяет с высокой точностью имитировать условия внутри ледяных гигантов в обычной лаборатории.
Что произойдет с «космической» водой, если убрать давление?
Вода-оборотень не сохраняет свою экзотическую форму навсегда. Как только алмазные тиски разжимаются и давление падает, жидкость быстро перестраивается обратно в привычную для землян молекулярную структуру.
Источник: Ashkan Salamat et al., Evidence for symmetry-reduction in solid H2O above 222 GPa, Communications Chemistry (2026). DOI: 10.1038/s42004-026-02241-x
Читайте также: Вода на межзвездной комете 3I/ATLAS оказалась в 30 раз «тяжелее» нашей