Горячие льды...
Воды во Вселенной - хоть залейся! И потому не только на поверхности многих планет, но и в их недрах изобилие воды совсем не редкость. Остается, однако, вопрос - в какой форме может находиться вода в недрах планет? Ведь в недрах планет очень даже немаленькие давление и температура. В форме воды или льда?
На этот вопрос дает ответ расширенная фазовая диаграмма воды на плоскости "давление - температура":
О чем будет говорить эта диаграмма, если мы будем считать, что находимся на Земле и вглубь от ее поверхности есть только вода или водяной лед?
1. На самой поверхности все ясно - при давлении в одну атмосферу (1 атм. ≈ 1 бар = 100 кРа) вода жидкая в интервале температур от нуля до 100 градусов Цельсия, при более высоких температурах она - газ (пар), при более низких - лед. Причем лед в привычной нам форме Ih с гексагональной кристаллической решеткой:
2. На глубине в 10 километров от поверхности (как в Мариинской впадине) давление будет уже порядка 1 килобар (1000 атмосфер). Но при таком давлении ничего принципиально не меняется - лед будет иметь такую же структуру, но вода будет замерзать примерно при минус 10-12 градусов Цельсия (это видно из фазовой диаграммы).
3. Но на глубине в 100 километров (давление 10 килобар) со льдом происходят уже заметные изменения. Он образуется при температурах ниже примерно плюс 30 градусов Цельсия и имеет совсем другую кристаллическую структуру, в которой все намеки на шестиугольные снежинки исчезают (лед VI с тетрагональной решеткой):
4. А вот на глубине в 1000 километров (давление 100 килобар) картина меняется уже радикально. Лед образуется уже при температуре примерно плюс 350 градусов по Цельсию и структура его решетки - кубическая (лед VII):
5. Еще большие глубины явно выходят по температуре за пределы приведенной выше фазовой диаграммы. Но по ее логике при заметно больших 100 килобар давлениях должны существовать очень горячие виды льда.
6. Все описанное выше вполне может существовать и в нашей солнечной системе - например, в недрах Юпитера, Сатурна и, возможно, даже в недрах Урана и Нептуна.
На этот вопрос дает ответ расширенная фазовая диаграмма воды на плоскости "давление - температура":
О чем будет говорить эта диаграмма, если мы будем считать, что находимся на Земле и вглубь от ее поверхности есть только вода или водяной лед?
1. На самой поверхности все ясно - при давлении в одну атмосферу (1 атм. ≈ 1 бар = 100 кРа) вода жидкая в интервале температур от нуля до 100 градусов Цельсия, при более высоких температурах она - газ (пар), при более низких - лед. Причем лед в привычной нам форме Ih с гексагональной кристаллической решеткой:
2. На глубине в 10 километров от поверхности (как в Мариинской впадине) давление будет уже порядка 1 килобар (1000 атмосфер). Но при таком давлении ничего принципиально не меняется - лед будет иметь такую же структуру, но вода будет замерзать примерно при минус 10-12 градусов Цельсия (это видно из фазовой диаграммы).
3. Но на глубине в 100 километров (давление 10 килобар) со льдом происходят уже заметные изменения. Он образуется при температурах ниже примерно плюс 30 градусов Цельсия и имеет совсем другую кристаллическую структуру, в которой все намеки на шестиугольные снежинки исчезают (лед VI с тетрагональной решеткой):
4. А вот на глубине в 1000 километров (давление 100 килобар) картина меняется уже радикально. Лед образуется уже при температуре примерно плюс 350 градусов по Цельсию и структура его решетки - кубическая (лед VII):
5. Еще большие глубины явно выходят по температуре за пределы приведенной выше фазовой диаграммы. Но по ее логике при заметно больших 100 килобар давлениях должны существовать очень горячие виды льда.
6. Все описанное выше вполне может существовать и в нашей солнечной системе - например, в недрах Юпитера, Сатурна и, возможно, даже в недрах Урана и Нептуна.