Ilmuwan di Universitas Chicago telah melakukan simulasi kuantum untuk mensimulasikan perilaku air dalam kondisi ekstrim yang ditemukan di mantel bumi. Artikel para peneliti dipublikasikan di jurnal Proceedings of the National Academy of Sciences. Karya ilmiah tersebut dirangkum dalam siaran pers di EurekAlert!.
Pada suhu dan tekanan ultra-tinggi, air mulai menunjukkan sifat anomali, yang secara bersamaan berada dalam fase yang berbeda. Ini bisa menjadi cair ketika suhu medium 10 kali lebih tinggi dari titik didih, dan juga menggabungkan tanda-tanda zat cair dan padat.
Ilmuwan telah mensimulasikan kondisi menggunakan superkomputer, meningkatkan suhu dan tekanan lingkungan di mana molekul air berada, ke nilai yang masing-masing 40 kali dan 100 ribu kali lebih tinggi dari kondisi normal. Tidak mungkin melakukan percobaan seperti itu di laboratorium, karena air mulai masuk ke dalam reaksi kimia dengan bahan peralatan. Untuk kesederhanaan, para peneliti melihat hanya sejumlah kecil molekul H2O dengan memeriksa status kuantum mereka dalam kondisi ekstrim.
Para peneliti telah menunjukkan bahwa pada suhu 1000 Kelvin (726 derajat Celcius) dan tekanan 11-20 gigapascal (GPa), air berada dalam fase cair dan cepat berdisosiasi menjadi ion, yang segera bergabung kembali. Proses ini dilakukan dengan menggunakan mekanisme bimolekul, ketika energi kinetik dua molekul sangat tinggi sehingga meluruh saat tumbukan. Ion berumur pendek yang dihasilkan berperan sebagai pembawa muatan, yang menjelaskan mengapa konduktivitas listrik air dalam lingkungan yang ekstrim seperti itu 6-7 kali lipat lebih tinggi daripada dalam kondisi normal. Dalam hal ini, ikatan hidrogen antar molekul, menghasilkan keadaan cair, dipertahankan setidaknya pada tekanan hingga 20 gigapascal.
