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In a laboratory in Las Vegas, a sample of water sits between two diamonds, the hardest material known, and is squeezed until it reaches 35 million pounds per square inch (PSI). A car tire holds about 30 PSI. At that pressure, the water stops behaving the way it does in a glass on a kitchen table.
Num laboratório em Las Vegas, uma amostra de água fica entre dois diamantes, o material mais duro conhecido, e é comprimida até atingir 35 milhões de libras por polegada quadrada (PSI). Um pneu de carro suporta cerca de 30 PSI. Com essa pressão, a água deixa de se comportar como o copo de água em cima da mesa da cozinha.
The usual rule of physics is simple. Compress a material and its atoms are forced closer together, which normally produces more ordered, more symmetrical arrangements. Water breaks that rule. The team at the University of Nevada, Las Vegas (UNLV) found that as pressure rises, water becomes a lower-symmetry version of its former self, and its chemistry changes along with its structure. The work, led by physicist Ashkan Salamat, director of the Nevada Extreme Conditions Lab, is published in Communications Chemistry.
A regra habitual da física é simples. Comprima-se um material e os seus átomos são forçados a aproximar-se, o que normalmente produz disposições mais ordenadas e mais simétricas. A água quebra essa regra. A equipa da Universidade de Nevada, Las Vegas (UNLV) constatou que, à medida que a pressão aumenta, a água se transforma numa versão de menor simetria de si mesma, e a sua química muda com a estrutura. O trabalho, liderado pelo físico Ashkan Salamat, diretor do Nevada Extreme Conditions Lab, foi publicado em Communications Chemistry.
The pressure is not chosen at random. Salamat's team says it reproduced conditions closer to those found on Neptune or Uranus, the so-called ice giants, whose interiors are made of hot, metallic-like water, ammonia and methane. Spacecraft data from the Voyager program give scientists an idea of these planets' composition and of their inner pressure and temperature, but no probe can descend into their atmospheres or crust. A laboratory is the only place where the chemistry can be observed directly.
A pressão não foi escolhida ao acaso. Segundo a equipa de Salamat, a experiência reproduziu condições mais próximas das encontradas em Neptuno ou Urano, os chamados gigantes de gelo, cujos interiores são feitos de água quente, com aspeto metálico, amoníaco e metano. Os dados das sondas do programa Voyager dão aos cientistas uma ideia da composição destes planetas e da pressão e temperatura do seu interior, mas nenhuma sonda consegue descer até às suas atmosferas ou crostas. Só um laboratório permite observar diretamente a química em causa.
The method is precise but narrow. The samples were studied with spectroscopy, which reads how matter interacts with light, while X-rays revealed the arrangement of the atoms. The results are laboratory measurements, obtained on a few samples under extreme compression. Salamat's team describes what water could look like deep inside a planet, and notes that if the pressure were released, the water would likely rearrange into a structure more commonly found on Earth.
O método é preciso, mas restrito. As amostras foram estudadas por espectroscopia, que analisa a forma como a matéria interage com a luz, enquanto os raios X revelaram a disposição dos átomos. Os resultados são medições de laboratório, obtidas em poucas amostras sob compressão extrema. A equipa de Salamat descreve o que a água poderia parecer no interior de um planeta e observa que, se a pressão fosse libertada, a água provavelmente se rearranjaria numa estrutura mais comum na Terra.
For now, the first beneficiaries are the researchers who model the interiors of ice giants: they gain measured behaviour of water in conditions where no instrument can go. The study sets no date for any application, and it claims no practical use beyond that scientific picture. Salamat puts the ambition in terms of the long run: "When we eventually get to these worlds, what are we going to see?" Until then, the answer is being built one squeezed sample at a time.
Para já, os primeiros beneficiários são os investigadores que modelam os interiores dos gigantes de gelo: ganham comportamentos medidos da água em condições a que nenhum instrumento consegue chegar. O estudo não fixa qualquer data para uma aplicação e não reivindica outra utilidade prática além deste retrato científico. Salamat coloca a ambição a longo prazo: «Quando um dia chegarmos a esses mundos, o que é que vamos ver?» Até lá, a resposta vai sendo construída, amostra comprimida após amostra comprimida.