Нова форм води може пояснити дивацтва Урану © NASA Виявлений іон утворюється в екстремальних умовах.
Вчені заявили про потенційне існування химерної нової молекули, пов’язаної з водою. Новий іон отримав назву «акводій», він утворюється в екстремальних умовах і може пояснити деякі дивацтва крижаних планет-гігантів Сонячної системи, повідомляє New Atlas.
Формула води всім відома: H2O, тобто вона складається з двох атомів водню і одного атома кисню. Але не завжди. Приблизно в одному з 500 мільйонів випадків протони можуть переміщатися між атомами, створюючи відповідні іони гідроксид (OH-) та гідроксоній (H3O+).
Але під час нового дослідження вчені визначили новий тип водних іонів, який може утворюватися в екстремальних умовах. Деякі атоми мають чотири «слоти» для з’єднання з іншими атомами або іонами. У випадку кисню два з цих слотів доступні для атомів, наприклад, водню. Так утворюється стандартна молекула води. Два інших слоти зайняті електронними парами, які не можуть утворювати зв’язки з атомами, але можуть ловити вільні протони. Якщо додати сюди ще один, то вийде гідроксоній. Останній слот зазвичай залишається вільним. У ході дослідження вчені вирішили з’ясувати, чи це завжди так.
«Питання полягало в наступному: чи можете ви додати ще один протон до іону гідроксонію, щоб заповнити частину, що бракує? Така конфігурація за нормальних умов енергетично дуже невигідна, але наші розрахунки показують, що є дві речі, які можуть призвести до того, що це станеться. По-перше, дуже високий тиск змушує матерію зменшувати свій обсяг, і поділ раніше невикористаної електронної пари кисню з іоном водню (протоном) є витонченим способом зробити це: як ковалентний зв’язок з воднем, за винятком того, що обидва електрони в парі починають рухатися від кисню. По-друге, вам потрібно багато доступних протонів, а це означає кисле середовище, тому що саме це роблять кислоти — вони віддають протони», – заявив автор дослідження Сяо Донг.
Вчені використали розширене моделювання та перевірили, чи може таке статися з плавиковою кислотою та водою в екстремальних умовах. З’ясувалося, що при тиску близько 1,5 мільйонів атмосфер і температурі близько 3000 градусів Цельсія почали з’являтися нові іони. Їх назвали акводієм, з хімічною формулою H4O2+.
І ця форма води може пояснити деякі дивацтва крижаних гігантів Сонячної системи. Уран і Нептун відрізняються дивними магнітними полями, які не збігаються з обертанням планет чи його фізичними центрами. За генерацію цих магнітних полів може бути відповідальний акводій. При цьому температура і тиск усередині цих планет аналогічні тим, які використовували вчені у своєму моделюванні.
Раніше вчені розповіли про те, чому колір Урана та Нептуна відрізняється.
