Scienziati dell'Università di Chicago hanno condotto simulazioni quantistiche per simulare il comportamento dell'acqua in condizioni estreme trovate nel mantello terrestre. L'articolo dei ricercatori è stato pubblicato sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences. Il lavoro scientifico è riassunto in un comunicato stampa su EurekAlert!.
A temperature e pressioni elevatissime, l'acqua inizia a mostrare proprietà anomale, trovandosi contemporaneamente in fasi diverse. Può essere liquido quando la temperatura del mezzo è 10 volte superiore al punto di ebollizione e combina anche i segni di un liquido e di un solido.
Gli scienziati hanno simulato le condizioni utilizzando un supercomputer, aumentando la temperatura e la pressione dell'ambiente in cui si trovano le molecole d'acqua, a valori che, rispettivamente, sono 40 volte e 100mila volte superiori alle condizioni normali. È impossibile condurre un tale esperimento in un laboratorio, poiché l'acqua inizia a entrare in reazioni chimiche con il materiale dell'attrezzatura. Per semplicità, i ricercatori hanno esaminato solo un piccolo numero di molecole di H2O esaminando i loro stati quantistici in condizioni estreme.
I ricercatori hanno dimostrato che a una temperatura di 1000 Kelvin (726 gradi Celsius) e una pressione di 11-20 gigapascal (GPa), l'acqua è in una fase liquida e si dissocia rapidamente in ioni, che si ricombinano immediatamente. Questo processo viene eseguito utilizzando un meccanismo bimolecolare, quando l'energia cinetica di due molecole è così alta da decadere in caso di collisione. Gli ioni a vita breve risultanti svolgono il ruolo di portatori di carica, il che spiega perché la conduttività elettrica dell'acqua in un ambiente così estremo è 6-7 ordini di grandezza superiore rispetto alle condizioni normali. In questo caso, i legami idrogeno tra le molecole, fornendo uno stato liquido, vengono mantenuti almeno a pressioni fino a 20 gigapascal.
