Mój kolega,emerytowany profesor wydziału chemii UW ,zamęcza mnie od lat pytaniem nasyconym żalem i przygnębieniem :
"dlaczego my nie zastąpimy wiedzy o przyrodzie - wiedzą o wodzie?Gdy będziemy wiedzieć wszystko o wodzie ,to jednocześnie będzie to pełna wiedza o przyrodzie.Wszystkie aktualne dyscypliny naukowe będą składowymi wiedzy o wodzie,a nabiorą innego sensu i znaczenia.Ciałem wszechświata jest woda,ona ma własnosci wszystkich poznanych pierwiastków,woda i światło, to najwięsza tajemnice wszechświata."
Mój kolega ma skłonności do przesady,lecz w przypadku wiedzy o wodzie, ta przesada ma-moim zdaniem- właściwe wymiary.Jeżeli czytelnik nie zgadza się z tym, to przypomnę ,że już uczniowie 5 klasy szkoły podstawowej są oszołomieni wiadomością ,że woda jeziora, lub stawu w zimie, zachowuje się tak, by życie w tych zbiornikach wodnych nie zamarło[anomalna rozszerzalność wody].
Wiedza o tym ,że woda jest podstawowym budulcem większości organizmów żywych, że jest najlepszym rozpuszczalnikiem substancji zapewniając tym samym krążenie i wymianę tych substancji w przestrzeni,że objawia tysiące własności zależnie od czynników zewnętrznych ,np. temperatury,ciśnienia ,ta wiedza nie należy do codzienności przeciętnego człowieka.
Natomiast prawie kazdy wie,że woda czasami jest cieczą,czasami parą wodną,czyli gazem a czasami lodem wodnym.Również większość jest przekonana ,że lód pojawia się,gdy będziemy wodę odpowiednio oziębiać.Czyli lód, to coś zimnego, np.mam lodowate stopy.
Natomiast niewielu potwierdzi ,że można wytworzyć bardzo gorący lód wodny,o temperaturze rzędu 5000 oC!Tylko jednocześnie musi być wywierane na zestalającą się wodę ciśnienie rzędu Megapascala! Aktualnie wytworzylismy blisko 20 odmian ciepłego,lub gorącego lodu wodnego !
Najbardziej intrygujący jest gorący wodny lód zwany superjonową wodą [superionic water].Taki lód wodny [superionic ice water] wytworzył -po dwóch latach eksperymentu, bardzo trudnego technicznie i opisanego tutaj[1]- amerykański zespół badawczy z Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), University of California, w Berkeley i Laboratorium Laserowej Energetyki University of Rochester w Nowym Jorku. pod kierownictwem naukowym prof.Marriusa Millota,
Ten fascynujący eksperyment, był wprawdzie poprzedzony pracami teoretycznymi wspomaganymi symulacją numeryczną ,a wyniki opublikowano juz w roku 1988 [2],lecz uznane zostały za błędy programów symulacji.
Wracając do rzeczywistego eksperymentu otrzymania superionic water ice .
Drobną ilość wody [w postaci lodu] ujęto w dwie płytki diamentu,a następnie impulsami laserowymi wielkiej mocy zagwarantowano temperaturę 5000 0C i ciśnienie rzędu 1,5 MPa.Impulsy petawatowego lasera [ściślej pisząc:układu sprzęźonych laserów o sumarycznej mocy ponad 1PW] są nieliniowymi falami uderzeniowymi pola ExH, które w nie rozpoznanych do końca mechanizmach, dają monstrualny wzrost energii wewnętrznej,temperatury i ciśnienia układu [ wody ] w krótkim przedziale czasu ,z jednoczesną zmianą struktury wody.
Superjonowa woda jest jednocześnie krystalicznym ciałem stałym [ lodem wodnym ] utworzonym przez gęstą sieć nieruchomych jonów tlenu, oraz cieczą utworzoną przez poruszające się jony wodoru,które tworzą prąd elektryczny po przyłożeniu różnicy potencjałów elektrycznych.
Lód superjonowy jest twardszy od stali,w warunkach normalnych topi się w formie eksplozji z błyskiem promieniowania barwy żółtej.
W zakończeniu jednak tekstu, będę bezlitosny dla fizyki i fizyków i napiszę, że to nie oni pierwsi, odkryli hiperjonową wodę, lecz astronomowie.Na podstawie wyników badań sondy kosmicznej Voyager 2 w latach 1986-1989,planety Uran i Neptun zostały nazwane "lodowymi olbrzymami"[3].
W płaszczach tych planet,pod gęstymi i gorącymi atmosferami, znajduje się warstwa gorącego,pod wysokim ciśnieniem "superionic ice water".Wydaje się ,że gorący superjonow lód rządzi także Plutonem--planetą Układu Słonecznego.
Woda w takiej fazie istnienia, może być sprawcą niezwykłych [bardzo odmiennych od naszego] pól magnetycznych Uranu i Neptuna, oraz zaskakujacego zjawiska ,silnego promieniowania termicznego tych planet,o energii znacznie przewyższającej energię otrzymywaną przez nie od Słońca[4].
Z naturą wody,znaczeniem i funkcjami jej obecności we wszechświecie, są coraz większe problemy teoriopoznawcze. Niektórzy przyrodnicy podejrzewają,że woda jest organizmem żywym. Czy jest więc możliwe by nie było jej fazy "superionic" we wnętrzu Ziemi?Fizyka z kosmosu może wywrócić całość naszej wiedzy prayrodniczej uformowanej tylko na doświadczeniu ziemskim.
Literatura
[1]M.Millot and all,Experimental evidence for superionic water ice using shock compression,Nature Physics , 05 February 2018
[2]P.Demontis and all,New high-pressure phases of ice, Phys. Rev. Lett., vol. 60, no. 22, pp. 2284–2287, May 1988
[3]Maggie Fox: Hot "ice" may cover recently discovered planet. Reuters, 16 maja 2007.
[4] Weird water lurking inside giant planets, New Scientist,1 September 2010, Magazine issue 2776.
