Podmínky na obřích planetách jsou extrémní: teplota přesahující 1.000°C a tlak až 100.000krát vyšší než atmosférický tlak na Zemi. Hmota by potom mohla získat neobvyklé vlastnosti, zcela odlišné od běžného stavu. Experimentální studia a počítačové modely ukázaly, že voda není výjimkou.
Již před lety někteří vědci předpokládali, že se voda v takových podmínkách může chovat někdy jako typická pevná látka nebo kapalina, ale může existovat i pro nás v nezvyklém tzv. superionizovaném skupenství. V tomto stavu jsou atomy kyslíku „zamrzlé“ (zachovávají si svoji stálou polohu v molekule), ale atomům vodíku nic nebrání v pohybu a obrovskou rychlostí „poletují“ kolem nich.
Laurence Fried se s týmem spolupracovníků pokusil v laboratoři v Kalifornii (Lawrence Livermore National Laboratory) „vyrobit“ superionizovanou vodu. Pro vytvoření nesmírně velkého tlaku stlačovali speciálním lisem kapku vody mezi dvěma diamanty. A zahřívali ji infračerveným laserovým paprskem.
Vědci měřili frekvenci, kterou molekuly vody kmitaly. Náhlá změna rychlosti (změna skokem) signalizovala přechod vody do jiného skupenství. „Tímto pozorováním jsme schopni určit hranici fázových přechodů, ale co se skutečně děje za touto hranicí, to zatím opravdu nevíme,“ říká Fried.
Vědci také studovali počítačové modely chování atomů v okamžiku, kdy voda přecházela do superionizované fáze - podivného stav mezi pevnou látkou a kapalinou. Na sledování 60 fiktivních atomů potřebovali několik týdnů práce na počítači, který odpovídal 1.000 laptopům.
Model ukázal, jak teplota a nárůst tlaku „rozbíjejí“molekuly vody, která pak vytvářela nemolekulární strukturu o hustotě vyšší než normální led. Kromě toho se voda stávala superionizovanou. Fried připouští, že je těžké si to představit. "Nejlepší je představit si krystalovou mřížku, v níž jsou atomy kyslíku v podstatě fixovány, ale atomům vodíku nic nebrání, aby se v mřížce volně pohybovaly,“ vysvětluje Fried. „Kdybychom takovou vodu přenesli do běžné místnosti na Zemi, tak by okamžitě explodovala nebo se chovala „zcela nesmyslně“, dodává Fried. Ale uvnitř obřích planet bude pevná jako železo a vysoká teplota způsobí, že bude zářit jasně žlutým světlem. Fried tuto práci presentoval na konferenci Americké chemické společnosti v San Diegu v Kalifornii.
"Myslím si, že je to velmi zajímavá práce a skutečnost, že matematický výpočet podpořili experimentem, dělá tuto teorii věrohodnou," říká Russell Hemley, který se zabývá vysokotlakou chemií v geofyzikální laboratoři Carnegie Institution´s Geophysical Laboratory ve Washingtonu. A přeje si, abychom měli k dispozici více přímých důkazů o existenci vody v superionizovaném stavu.
Fried souhlasí a v současnosti se snaží změřit vodivost této látky. „Jestliže superionizovaná voda skutečně existuje v nitrech obřích plynných planet,“ uvažuje Fried, pak by mohlo být ve sluneční soustavě daleko více vody, než jsme předpokládali při existenci jen klasických skupenství. Kromě toho superionizovaná voda by měla být teoreticky vysoce vodivá, což umožňuje vysvětlit podstatu mohutných magnetických polí obřích planet jako Uranu a Neptunu.“
Zdroj: https://www.nature.com/news/2005/050321/full/050321-4.html