Эксперименты выявили сложную кристаллическую структуру суперионной воды

Международная группа учёных из Национальной ускорительной лаборатории SLAC и Сорбонны под руководством Леона Андриамбариарьяоны провела серию экспериментов по изучению суперионной воды. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Суперионная вода образуется в экстремальных условиях — при давлении около 1,8 миллиона атмосфер и температуре порядка 2500 кельвинов. В этой фазе атомы кислорода образуют кристаллическую решётку, а атомы водорода свободно перемещаются внутри неё, обеспечивая электропроводность. Такие условия существуют в недрах Урана и Нептуна.

Для получения суперионной воды исследователи использовали алмазные наковальни и импульсное лазерное излучение. Образец просуществовал всего несколько фемтосекунд, после чего был подвергнут рентгеновской дифракции для анализа структуры.

Ранее теоретические модели предполагали, что кислородная решётка суперионной воды имеет упорядоченную форму — объёмно-центрированную или гранецентрированную кубическую. Однако эксперименты показали, что структура представляет собой хаотичную смесь гранецентрированной кубической и гексагональной плотноупакованной решёток. Результаты подтвердились при повторных испытаниях на линейном ускорителе в Германии.

Полученные данные объясняют природу нестабильных магнитных полей Урана и Нептуна, зафиксированных космическим аппаратом «Вояджер-2» в 1986 и 1989 годах. Суперионная вода потенциально является наиболее распространённой формой воды во Вселенной, поскольку ледяные гиганты составляют значительную долю обнаруженных экзопланет.