Учени от Чикагския университет са провели квантови симулации, за да симулират поведението на водата при екстремни условия, открити в мантията на Земята. Статията на изследователите е публикувана в списанието Proceedings of the National Academy of Sciences. Научната работа е обобщена в прессъобщение на EurekAlert !.
При свръхвисока температура и налягане водата започва да проявява аномални свойства, като е едновременно в различни фази. Тя може да бъде течна, когато температурата на средата е 10 пъти по-висока от точката на кипене, а също така да комбинира признаците на течност и твърдо вещество.
Учените симулират условия, използвайки суперкомпютър, повишавайки температурата и налягането на средата, в която се намират водни молекули, до стойности, които съответно са 40 пъти и 100 хиляди пъти по-високи от нормалните условия. Невъзможно е да се проведе такъв експеримент в лаборатория, тъй като водата започва да влиза в химически реакции с материала на оборудването. За простота, изследователите разгледали само малък брой H2O молекули, като изследвали техните квантови състояния при екстремни условия.
Изследователите показват, че при температура от 1000 келвина (726 градуса по Целзий) и налягане от 11-20 гигапаскали (GPa), водата е в течна фаза и бързо се разделя на йони, които незабавно се рекомбинират. Този процес се осъществява с помощта на бимолекулен механизъм, когато кинетичната енергия на две молекули е толкова висока, че те се разлагат при сблъсък. Получените краткотрайни йони играят ролята на носители на заряд, което обяснява защо електрическата проводимост на водата в такава екстремна среда е с 6-7 порядъка по-висока, отколкото при нормални условия. В този случай водородните връзки между молекулите, осигурявайки течно състояние, се задържат поне при налягане до 20 гигапаскали.