p Nas profundezas da Terra existem bolsões de água, mas o líquido lá não é como a água na superfície. p Quando exposto a temperaturas e pressões inimaginavelmente altas, a água exibe todos os tipos de fases e propriedades estranhas, de permanecer um líquido a temperaturas 10 vezes mais altas do que o ponto de ebulição para existir como um líquido e um sólido ao mesmo tempo.

p Este estranho mundo ainda não é totalmente compreendido, mas uma equipe de cientistas da Universidade de Chicago fez simulações quânticas para desenvolver um novo modelo do comportamento da água em temperaturas e pressões extremamente altas. As medições computacionais, publicado em 18 de junho no Anais da Academia Nacional de Ciências , deve ajudar os cientistas a compreender o papel da água na composição do manto e, potencialmente, em outros planetas.

p "A física sutil em nível molecular pode impactar as propriedades da matéria nas profundezas dos planetas, "disse Viktor Rozsa, um estudante de graduação da UChicago e primeiro autor do artigo. "Como a água reage e transporta carga em escala molecular afeta nossa compreensão dos fenômenos que vão desde o movimento do magma, água e outros fluidos para o campo magnético de todo o planeta. "

p Sob as condições consideradas no estudo - mais de 40 vezes mais quente do que nossas condições diárias e 100, 000 vezes maior que a pressão atmosférica - a água está regularmente se separando e reformando suas próprias ligações químicas. O resultado é que ele pode interagir de maneira muito diferente com outros minerais do que na superfície da terra.

p Os cientistas têm tentado definir exatamente como esses átomos interagem por décadas:é extremamente difícil testar experimentalmente, já que a água pode reagir com o próprio instrumento. "É surpreendente o quão pouco sabemos sobre a água abaixo da crosta, "disse a autora principal Giulia Galli, o Liew Family Professor de Engenharia Molecular e professor de química na UChicago e um cientista sênior no Argonne National Laboratory.

p Mas a água nessas condições existe em todo o manto - é possível que haja mais água distribuída dentro da Terra do que nos oceanos - e os cientistas gostariam de saber exatamente como ela se comporta para entender seu papel na Terra e como ela move-se através do manto.

p O grupo de Galli construiu um modelo realizando simulações de mecânica quântica de um pequeno conjunto de moléculas de água em pressões e temperaturas extremamente altas - na faixa necessária para sintetizar um diamante.

p O modelo deles, construído com o auxílio de simulações realizadas no Research Computing Center da UChicago, fornece uma explicação para algumas das propriedades mais misteriosas da água em tais pressões, como a conexão entre uma condutividade estranhamente alta e como suas moléculas se desassociam e se reassociam.

p Ele também prevê e analisa um conjunto controverso de medições chamadas de assinaturas espectroscópicas vibracionais da água, ou impressões digitais de movimento molecular que mostram como as moléculas estão interagindo e se movendo.

p Além de aprofundar a compreensão do nosso próprio planeta, Galli disse, "a capacidade de fazer o tipo de simulação realizada em nosso artigo pode ter consequências importantes na modelagem de exoplanetas." Muitos cientistas, incluindo aqueles em UChicago, estão estreitando as condições para planetas distantes que podem ter as condições para criar vida, e grande parte dessa busca gira em torno da água.

p Galli é membro da equipe de pesquisa do tema água do Institute for Molecular Engineering, liderado por James Skinner, o Professor de Engenharia Molecular da Família Crown. A equipe busca entender o físico, manifestações químicas e biológicas da água, e para desenvolver aplicações de filtros de purificação inovadores, a novos materiais para dessalinização e coleta de íons de lítio, a novos catalisadores para a química e desinfecção da água.

p Enquanto a água está em toda parte e é intensamente importante para nós, Galli disse, é notoriamente difícil de simular e estudar:"Este é um passo na longa jornada para a compreensão."