Ученые открыли «инопланетную» форму воды, она может объяснить странности Урана

Ученые заявили о потенциальном существовании причудливой новой молекулы, связанной с водой. Новый ион получил название «акводий», он образуется в экстремальных условиях и может объяснить некоторые странности ледяных планет-гигантов Солнечной системы, сообщает New Atlas.

Формула воды всем известна: H2O, то есть, она состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Но не всегда. Примерно в одном из 500 миллионов случаев протоны могут перемещаться между атомами, создавая соответствующие ионы гидроксид (OH-) и гидроксоний (H3O+).

Но в ходе нового исследования ученые определили новый тип водных ионов, который может образовываться в экстремальных условиях. У  некоторых атомов есть четыре «слота» для соединения с другими атомами или ионами. В случае с кислородом два из этих слотов доступны для атомов, например, водорода. Так появляется стандартная молекула воды. Два других слота заняты электронными парами, которые не могут образовывать связи с атомами, но могут ловить свободные протоны. Если добавить сюда еще один, получится гидроксоний. Последний слот обычно остается свободным. В ходе исследования ученые решили выяснить, всегда ли это так.

«Вопрос заключался в следующем: можете ли вы добавить еще один протон к иону гидроксония, чтобы заполнить недостающую часть? Такая конфигурация в нормальных условиях энергетически очень невыгодна, но наши расчеты показывают, что есть две вещи, которые могут привести к тому, что это произойдет. Во-первых, очень высокое давление вынуждает материю уменьшать свой объем, и разделение ранее неиспользованной электронной пары кислорода с ионом водорода (протоном) является изящным способом сделать это: как ковалентная связь с водородом, за исключением того, что оба электрона в паре приходят в движение от кислорода. Во-вторых, вам нужно много доступных протонов, а это означает кислую среду, потому что именно это и делают кислоты — они отдают протоны», - заявил автор исследования Сяо Донг.

Ученые использовали расширенное моделирование и проверили, может ли такое произойти с плавиковой кислотой и водой в экстремальных условиях. Выяснилось, что при давлении около 1,5 миллиона атмосфер и температуре около 3000 градусов Цельсия начали появляться новые ионы. Их назвали акводием, с химической формулой H4O2+.

И эта форма воды может объяснить некоторые странности ледяных гигантов Солнечной системы. Уран и Нептун отличаются странными магнитными полями, которые не совпадают с вращением планет или их физическими центрами. За генерацию этих магнитных полей может быть ответственен акводий.  При этом, температура и давление внутри этих планет аналогичны тем, которые использовали ученые в своем моделировании.

Ранее ученые рассказали о том, почему цвет Урана и Нептуна отличается.