В експеримент, симулиращ това, което се случва дълбоко във вътрешността на планетите, учените са установили, че течността може да се компресира в ледени кристали - дори при изключително високи температури.
Изследователите са компресирали свръхгорещи течности между диаманти, за да разгадаят как се държат течностите при екстремни условия, като например във вътрешността на планетите.
Физиците се опитват да проследят как се променя плътността на течностите при екстремни температури и налягания. За да преодолеят това предизвикателство, Джон Проктър (John Proctor) от Университета на Салфорд във Великобритания и колегите му използват диаманти и лазери.
Изследователите са компресирали няколко течности, включително вода, метан и етан в камера с милиметрови размери. Те постигат това, нагрявайки всяка от течностите до 240°C и поставяйки я между два малки диаманта. Това създава налягане, което е около 120 000 пъти по-голямо от атмосферното.
Забележителното е, че те наблюдават как дори изключително гореща вода може да се превърне в леден кристал, когато налягането е достатъчно високо. Екстремното налягане принуждава атомите на водата да се свържат и да образуват твърдо тяло. В отделни експерименти екипът наблюдава същото да се случва с метана и етана. Проктър заявява, че това би могло да даде представа за поведението на водните джобове, които се намират дълбоко под земята, където могат да повлияят на сеизмичната активност.
За да определят плътността на тези изключително горещи и изключително компресирани течности, изследователите изпращат лазер в камерата. Те могат да направят извод за плътността на всяка течност по начина, по който светлината се огъва при движението си във и извън камерата.
"Това е стократно увеличение на това, което можем да направим по отношение на разбирането ни за плътността спрямо налягането [на течностите]", обяснява Проктър.
Матю Макклъски (Matthew McCluskey) от Държавния университет на Вашингтон отбелязва, че докато изследователите имат добра представа за това как да изучават твърдите тела при екстремни налягания и температури, съществува празнота в експерименталните техники и математическите теории за изучаване на течности, толкова обикновени като водата. Новият експеримент задоволява реалната нужда от измервания на свойствата на течностите, които след това могат да се използват в други експерименти, смята изследователят.
В бъдеще изследователите искат да се доближат още повече до имитацията на вътрешността на планети като Юпитер и Сатурн, като напълнят камерата си с течен водород - за да направят нещата по-реалистични, те ще трябва да увеличат налягането още стотици пъти.
"Това е голямата мечта", заявява Проктър.
Справка:
All-optical method to directly measure the pressure–volume–temperature equation of state of fluids in the diamond anvil cell; J. E. Proctor; C. E. A. Robertson; L. J. Jones; J. Phillips; K. Watson; Y. Dabburi; B. Moss; Physics of Fluids 36, 087145 (2024); https://doi.org/10.1063/5.0220503
Generally applicable physics-based equation of state for liquids; J E Proctor1 and Kostya Trachenko2; Published 22 August 2024; Reports on Progress in Physics, Volume 87, Number 9 DOI : 10.1088/1361-6633/ad6a80
Източник: How strange ice could form in the extremely hot interiors of planets, New Scientist
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари