Cornelli teadlased lähevad julgelt sinna, kus ükski veemolekul veel olnud pole – mis puutub rõhkudesse, mida Maal ei esine.
Teadlased uurisid Cornelli Neil Ashcrofti sõnul materjalide elektrilisi omadusi, kus materjal muutub isoleerivast olekust elektrivoolu juhtivaks või metalliliseks. Nad kombineerisid tänapäevaseid arvutustehnika võimalusi ja „keemilist intuitsiooni“ selleks, et uurida vee uusi faase – täpsemalt jääd ülisuurtel rõhkudel, mida Maal ei esine, kuid mida arvatakse mujal Päikesesüsteemis külluslikult leiduvat, kirjutab Physorg.com.
Jää teatud faasi staatiline kristallstruktuur 2-terapaskalise rõhu korral. Pilt: Physorg.com
Teadusajakirjas Proceedings of the National Academy of Sciences avaldatud uurimustöö viisid läbi Aschroft, Ronald Hoffmann, Frank H.T. Rhodes ja Andreas Hermann. Teadlased ühendasid oma huvi kondenseerunud aine füüsika, keemia ja vee uurimise vastu kõrgete rõhkude korral. Nad ennustavad ühe ennenägematu stabiilsete jäästruktuuride järjestuse olemasolu 1–5 terapaskalises rõhuvahemikus. Maistel tingimustel väljendatakse rõhku atmosfäärides – me elame ühe atmosfäärise rõhu all. Ühe terapaskali (TPa) väärtus on 10 miljonit atmosfääri.
„See rõhk ületab suuresti võimalikkuse piiri laboritingimustes,“ sõnas Hoffmann. Sellegipoolest jääb see rõhurežiimide vahemikku Uraanil ja Neptuunil. Nende planeetide põhiliste koostisosade seas on jää. See tähendab, et need „otsitud“ jää faasid ei pruugi olla pelgalt teooriad, vaid neid on tõenäoliselt võimalik leida meie Päikesesüsteemi välimiste planeetide koostises, kui oleks võimalik nende tuuma suunas alla laskuda, või tänapäeval avastatavate päikesesüsteemiväliste planeetide keskmes.
Mida teeb jää nendel rõhuskaaladel? Eraldiseisvad vee molekulid kaovad; uues jääs moodustub vee molekulidest vesiniku ja hapniku aatomite laiendatud võrgustik. Hapnik-vesinik-hapnik sidemed pigistatakse kokku justkui kilud karbis ning tekivad uued struktuurid. Uut tüüpi jää muutub lõpuks metalliliseks, kuid mitte nii kiiresti kui eelnevalt arvati. Cornelli uurijaid inspireerinud teadlased teistest ülikoolidest on varem kirjeldanud jää faase, mis muutuvad metalliliseks enam kui 1550 gigapaskali suurustel rõhkudel (1 gigapaskal on 10 000 atmosfääri). Cornelli teadlaste arvutused ennustavad, et uued faasid stabiliseeruvad rõhkudel üle ühe terapaskali, kusjuures kõige püsivamad uued jääd saavad olema isoleerivad, mitte metallilised. See lükkab teoreetilise metalliseerumiseks vajaliku ülemineku rõhu väärtuse üle 4,8 TPa.
Uurijate arvutused viitavad ka tõenditele, et nendel ekstreemsetel rõhurežiimidel muutub võimalikuks jää kokkusurumine piirini, mil toimub üleminek kvantvedelikuks. See on Cornelli teadlaste sõnul ülimalt ebaharilik. „Raske on ette kujutada rõhu põhjustatud jää sulamist,“ väitis Ashcroft.
Teadusartikkel: „High pressure ices”