Des scientifiques de l'Université de Chicago ont réalisé des simulations quantiques pour simuler le comportement de l'eau dans des conditions extrêmes trouvées dans le manteau terrestre. L'article des chercheurs a été publié dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences. Le travail scientifique est résumé dans un communiqué de presse sur EurekAlert!.
À température et pression ultra-élevées, l'eau commence à présenter des propriétés anormales, étant simultanément dans différentes phases. Il peut être liquide lorsque la température du milieu est 10 fois supérieure au point d'ébullition, et combiner également les signes d'un liquide et d'un solide.
Les scientifiques ont simulé des conditions à l'aide d'un superordinateur, augmentant la température et la pression de l'environnement dans lequel se trouvent les molécules d'eau, à des valeurs qui, respectivement, sont 40 fois et 100 mille fois plus élevées que les conditions normales. Il est impossible de mener une telle expérience en laboratoire, car l'eau commence à entrer dans des réactions chimiques avec le matériel de l'équipement. Par souci de simplicité, les chercheurs n'ont examiné qu'un petit nombre de molécules H2O en examinant leurs états quantiques dans des conditions extrêmes.
Les chercheurs ont montré qu'à une température de 1000 Kelvin (726 degrés Celsius) et une pression de 11-20 gigapascals (GPa), l'eau est en phase liquide et se dissocie rapidement en ions, qui se recombinent immédiatement. Ce processus est réalisé à l'aide d'un mécanisme bimoléculaire, lorsque l'énergie cinétique de deux molécules est si élevée qu'elles se désintègrent lors d'une collision. Les ions à vie courte qui en résultent jouent le rôle de porteurs de charge, ce qui explique pourquoi la conductivité électrique de l'eau dans un environnement aussi extrême est de 6 à 7 ordres de grandeur plus élevée que dans des conditions normales. Dans ce cas, les liaisons hydrogène entre les molécules, fournissant un état liquide, sont conservées au moins à des pressions allant jusqu'à 20 gigapascals.
