Cât de ciudat se comportă apa la presiuni și temperaturi extreme

Apa are o mulțime de proprietăți interesante, însă unele nu sunt întâlnite decât la presiuni și temperaturi incredibil de mari.

Atunci când apa este supusă unor presiuni extrem de mari și atinge temperaturi uriașe, se comportă în tot felul de moduri ciudate. Spre exemplu, aceasta poate rămâne lichidă și la temperaturi de zece ori mai mari peste limita de fierbere, dar poate să fie și un lichid și un solid în același timp.

Cercetătorii au efectuat o serie de simulări cuantice pentru a dezvolta un nou model de comportament al apei, atunci când aceasta e supusă unor condiții extreme. Măsurătorile publicate în Proceedings of the National Academy of Sciences ar trebui să-i ajute pe cercetători să înțeleagă rolul apei în mantaua Pământului și în mantaua altor planete.

În cadrul studiului, apa a fost supusă unor temperaturi de 40 de ori mai mari decât cele întâlnite în viața de zi cu zi, iar presiunea a fost de 100.000 de ori mai mare. În aceste condiții, apa își rupe și recreează propriile legături chimice. Rezultatul acestor schimbări este că apa poate interacționa foarte diferit cu alte minerale decât o face pe suprafața Pământului.

”E surprinzător cât de puține știm despre apa de sub crustă”, spune Giulia Galli, autor principal al studiului și profesor de inginerie moleculară și de chimie la University of Chicago.

Deși nu știm cât de multă apă se află în mantaua planetei, știm că ea e acolo; ar putea fi chiar mai multă decât în toate oceanele Terrei, iar cercetătorii vor să știe cum se comportă aceasta, pentru a înțelege care e rolul ei, dar și cum se mișcă aceasta.

Grupul lui Galli a creat un model pe baza unor simulări mecanice cuantice a unui set mic de molecule de apă, supuse la presiuni și temperaturi înalte. Modelul oferă o explicație pentru anumite proprietăți ciudate ale apei, cum ar fi conductivitatea ridicată și modul în care moleculele se despart și se regrupează.

Modelul prezice și analizează un set controversat de măsurători cunoscut ca semnăturile vibraționale spectroscopice ale apei, sau amprente de mișcare moleculară, care arată cum se mișcă și cum interacționează moleculele.

Cu toate că apa este, practic, peste tot și e o parte necesară a vieții noastre, e extrem de dificil de studiat și chiar de simulat, însă Galli e de părere că ”acest studiu e un pas important în lungul drum al înțelegerii subiectului”.