Simuleringer antyder, at vand kan blive en superacid under ekstremt høje varme- og trykforhold. Dette kan også forklare, hvordan planeter som Uranus og Neptune får diamantregn
Superacider kan omdanne kulstofmolekyler til diamanter
Vand kan omdannes til en superacidisk væske under ekstrem varme og tryk. Disse forhold findes kun i Jordens indre inden for iskolde planeter som Uranus og Neptune – og muligvis i kontrollerede laboratorieeksperimenter.
”Under enormt pres og temperaturer udviser vand en bemærkelsesværdig egenskab – det bliver en usædvanligt potent syre, også kendt som en ‘superacid’, som kan være milliarder eller endda billioner af gange stærkere end svovlsyre,” siger Flavio Siro Brigiano ved Sorbonne University i Frankrig.
Denne superacidtransformation ser ud til at forekomme ved temperaturer mellem 1727 ° C og 2727 ° C (3140-4940 ° F) og ved et intenst tryk på 22 til 69 gigapascaler. Til sammenligning er 2727 ° C temperaturen på solflekker på solens overflade, og 50 gigapascals svarer til “at have 100 elefanter, der står på spidsen af din finger”, siger Siro Brigiano.
Han og hans kolleger fandt denne opdagelse ved hjælp af computersimuleringer, der modellerer bevægelserne af atomer og kemiske reaktioner. De trænede også en maskinlæringsmodel på simuleringsresultaterne og brugte den til at udføre yderligere beregninger på en mere beregningseffektiv måde.
Simuleringerne viste også, hvordan det superakidiske vand under de samme ekstreme forhold kan omdanne carbonhydridmolekyler, såsom methan til diamantlignende strukturer, såsom methanium, en kemisk transformation, der tidligere blev undersøgt i andre superacidopløsninger. Dette aspekt af Water’s kemi kan muligvis forklare tidligere forskning, der antyder iskolde gigantiske planeter, herunder Uranus og Neptune, oplever diamantregn, siger medforfatter Arthur France-Lanord ved det franske nationale center for videnskabelig forskning.
Superacidisk vand kunne også finde praktiske anvendelser som inspirerende fremtidige laboratorieprocesser til at skabe diamanter eller endda erstatte traditionelle superacider i industrielle processer som petroleumraffinering, siger Frankrig-Lanord.
Beskrivelsen af Water’s Superacid-transformation er “spændende”, men applikationerne i den virkelige verden kan være begrænset af behovet for ekstreme forhold, siger Joel Bowman ved Emory University i Atlanta, Georgien. Og Superacidic Water’s forhold til Diamond Rain forbliver også spekulativt, siger han.
Et næste stort skridt ville være at indsamle direkte eksperimentelle beviser for Water’s Superacid Chemistry, siger France-Lanord. Han og hans kolleger undersøger måder at gøre det på i laboratoriet ved lavere tryk og temperaturer – hvilket også kan gøre praktiske anvendelser mere gennemførlige.