Физики сделали поразительное открытие: вода способна превращаться в лед при крайне высоких температурах, что противоречит привычным представлениям о фазовых переходах вещества.

В недавнем исследовании, результаты которого были опубликованы в журнале "Physics of Fluids", ученые смоделировали экстремальные условия, аналогичные тем, которые существуют глубоко в недрах планет, и пришли к неожиданному выводу.

Оказалось, что под воздействием высокого давления жидкость может замерзать, несмотря на высокие температуры. Об этом пишет "New Scientist".

Эксперимент заключался в том, что физики сжимали и нагревали различные жидкости, включая воду, метан и этан, пытаясь понять, как они ведут себя в столь необычных условиях. Для этого использовались мощные алмазы и лазеры, способные создавать давления и температуры, значительно превышающие земные показатели.

В каждой из жидкостей происходил процесс нагревания до температуры в 240 градусов Цельсия, при этом давление достигало уровня, превышающего атмосферное на Земле более чем в 120 тысяч раз. К удивлению исследователей, вода, помещенная в эти экстремальные условия, начала кристаллизоваться, образуя лед.

Несмотря на то что температура в эксперименте была достаточно высокой, давление сыграло решающую роль в фазовом переходе воды. Молекулы H2O при таком давлении начали упорядочиваться, образуя твердую кристаллическую решетку.

Подобные явления были также зафиксированы в экспериментах с метаном и этаном, что подтверждает универсальность этого процесса. Это открытие имеет важное значение не только для понимания фундаментальных свойств веществ, но и для планетологии. Например, оно может пролить свет на то, как ведут себя глубокие водные резервуары, расположенные в недрах Земли и других планет.

Такое поведение жидкости в условиях экстремального давления может влиять на тектоническую активность планет и их сейсмическую устойчивость. В ходе эксперимента физики использовали лазеры для измерения плотности жидкости при высоком давлении. Лазерный луч направлялся через камеру, и по изменению его преломления можно было определить, насколько плотной стала жидкость.

Эти данные о плотности открывают новые возможности для исследований и позволят более точно моделировать процессы, происходящие в недрах планет. Авторы исследования отмечают, что наука уже достигла значительных успехов в изучении твердых тел при экстремальных давлениях и температурах, однако до сих пор существует пробел в понимании поведения жидкостей в таких условиях.

Новый эксперимент заполняет эту пустоту и открывает новые перспективы для исследований, позволяя лучше понять сложные процессы, происходящие в недрах планет. В будущем ученые планируют продолжить исследования и создать еще более реалистичные модели планетных недр. Например, они хотят провести эксперименты с жидким водородом, чтобы изучить его поведение при еще более высоких температурах и давлениях.

Эти исследования помогут глубже понять процессы, происходящие внутри таких газовых гигантов, как Юпитер и Сатурн, и приблизят нас к разгадке многих тайн Солнечной системы.к