Woda może się stać superkwasem i tworzyć diamenty z węgla

Pod wpływem temperatur pomiędzy 1727 st. C a 2727 st. C i przy ciśnieniu od 22 do 69 gigapaskali woda staje się wyjątkowo silnym kwasem, znanym również jako "superkwas", który może być miliardy, a nawet biliony razy silniejszy niż kwas siarkowy. Tak wysokie temperatury i ciśnienia występują we wnętrzu Ziemi czy na planetach takich jak Uran i Neptun. Być może uda się je osiągnąć w eksperymentach laboratoryjnych.

2727 st. C to temperatura plam słonecznych na powierzchni słońca, a 50 gigapaskali (50 miliardów paskali) to ciśnienie około 500 tys. razy wyższe od atmosferycznego (które wynosi mniej więcej 1000 hektopaskali)

Flavio Siro Brigiano z Uniwersytetu Paryskiego (Sorbona) we Francji i jego współpracownicy wykorzystali symulacje komputerowe, które modelują ruchy atomów i reakcje chemiczne. Wytrenowali również model uczenia maszynowego na wynikach symulacji i użyli go do wykonania dodatkowych obliczeń w bardziej wydajny obliczeniowo sposób.

Symulacje wykazały, że w ekstremalnych warunkach superkwasowa woda może przekształcać cząsteczki węglowodorów, takie jak metan, w struktury przypominające diamenty, co jest przemianą chemiczną badaną wcześniej w innych roztworach superkwasowych.

Te właściwości wody mogą wyjaśniać wyniki wcześniejszych badań - sugerujących, że na lodowych planetach-olbrzymach, na przykład Uranie i Neptunie, mogą padać diamentowe deszcze.

Superkwaśna woda mogłaby znaleźć praktyczne zastosowania - nie tylko wytwarzanie diamentów, ale również zastępowanie tradycyjnych superkwasów w procesach przemysłowych, takich jak rafinacja ropy naftowej. Wprawdzie uzyskanie tak wysokich ciśnień i temperatur w laboratorium wydaje się mało prawdopodobne, jednak autorzy chcą sprawdzić, co uda się osiągnąć przy niższych ciśnieniach i temperaturach - sugerują autorzy badania i publikacji (DOI: 10.48550/arXiv.2503.10849).

Paweł Wernicki