Chicagon yliopiston tutkijat ovat suorittaneet kvantisimulaatioita simuloidaksesi veden käyttäytymistä äärimmäisissä olosuhteissa, joita löytyy maan vaipasta. Tutkijoiden artikkeli julkaistiin Proceedings of the National Academy of Sciences -lehdessä. Tieteellinen työ on tiivistelty lehdistötiedotteessa EurekAlert !.
Äärimmäisen korkeassa lämpötilassa ja paineessa vedellä alkaa olla poikkeavia ominaisuuksia, sillä se on samanaikaisesti eri vaiheissa. Se voi olla nestemäinen, kun väliaineen lämpötila on 10 kertaa korkeampi kuin kiehumispiste, ja se voi myös yhdistää nesteen ja kiinteän aineen merkit.
Tutkijat ovat simuloineet olosuhteita, joissa käytetään supertietokonetta, nostaen ympäristön lämpötilaa ja painetta, jossa vesimolekyylit sijaitsevat, arvoihin, jotka ovat vastaavasti 40 kertaa ja 100 tuhatta kertaa suurempia kuin normaalit olosuhteet. Tällaisen kokeen suorittaminen laboratoriossa on mahdotonta, koska vesi alkaa tapahtua kemiallisiin reaktioihin laitemateriaalin kanssa. Yksinkertaisuuden vuoksi tutkijat tarkastelivat vain pientä määrää H2O-molekyylejä tutkimalla niiden kvantitilat äärimmäisissä olosuhteissa.
Tutkijat ovat osoittaneet, että lämpötilassa 1000 kelviniä (726 celsiusastetta) ja paineessa 11-20 gigapaskalia (GPa) vesi on nestemäisessä vaiheessa ja hajoaa nopeasti ioneiksi, jotka yhdistyvät välittömästi. Tämä prosessi suoritetaan käyttämällä bimolekulaarista mekanismia, kun kahden molekyylin kineettinen energia on niin suuri, että ne hajoavat törmäyksessä. Tuloksena olevat lyhytaikaiset ionit toimivat varauskantajina, mikä selittää, miksi veden sähkönjohtavuus on niin äärimmäisessä ympäristössä 6-7 astetta korkeampi kuin normaaliolosuhteissa. Tässä tapauksessa vety sidokset molekyylien välillä, jotka tarjoavat nestemäisen tilan, pidetään ainakin paineissa 20 gigapaskaliin asti.