Les simulations suggèrent que l'eau peut devenir une superacide dans des conditions de chaleur et de pression extrêmement élevées. Cela peut également expliquer comment des planètes comme Uranus et Neptune ont une pluie en diamant
Les superacides peuvent transformer les molécules de carbone en diamants
L'eau peut se transformer en un liquide superacidique sous une chaleur et une pression extrêmes. Ces conditions ne se trouvent que dans l'intérieur de la Terre, dans des planètes glacées comme Uranus et Neptune – et peut-être dans des expériences de laboratoire contrôlées.
«Sous immenses pressions et températures, l'eau présente une propriété remarquable – elle devient un acide exceptionnellement puissant, également connu sous le nom de« superacide », qui peut être des milliards ou même des milliards de fois plus forts que l'acide sulfurique», explique Flavio Siro Brigiano à l'Université de Sorbonne en France.
Cette transformation superacide semble se produire à des températures entre 1727 ° C et 2727 ° C (3140-4940 ° F) et à des pressions intenses de 22 à 69 gigapascals. À titre de comparaison, 2727 ° C est la température des taches solaires à la surface du soleil, et 50 gigapascals correspondent à «100 éléphants debout sur le bout de votre doigt», explique Siro Brigiano.
Lui et ses collègues ont fait cette découverte en utilisant des simulations informatiques qui modélisent les mouvements des atomes et des réactions chimiques. Ils ont également formé un modèle d'apprentissage automatique sur les résultats de la simulation et l'ont utilisé pour effectuer des calculs supplémentaires de manière plus efficace en calcul.
Les simulations ont également montré comment, dans les mêmes conditions extrêmes, l'eau superacidique peut transformer des molécules d'hydrocarbures telles que le méthane en structures de type diamant telles que le méthanium, une transformation chimique précédemment étudiée dans d'autres solutions superacides. Cet aspect de la chimie de l'eau peut expliquer des recherches antérieures qui suggèrent que les planètes géantes glacées, y compris Uranus et Neptune, éprouvent des pluies en diamant, explique le co-auteur Arthur France-Lanord au Centre national français de recherche scientifique.
L'eau superacidique pourrait également trouver des applications pratiques comme inspirant les futurs processus de laboratoire pour créer des diamants ou même remplacer les superacides traditionnels dans des processus industriels tels que le raffinage du pétrole, explique la France-Lanord.
La description de la transformation superacide de l'eau est «intrigante», mais les applications du monde réel peuvent être limitées par la nécessité de conditions extrêmes, explique Joel Bowman à l'Université Emory à Atlanta, en Géorgie. Et la relation de Superacidic Water avec Diamond Rain reste également spéculative, dit-il.
Une prochaine grande étape serait de collecter des preuves expérimentales directes de la chimie superacide de l'eau, explique la France-Lanord. Lui et ses collègues explorent des moyens de le faire dans le laboratoire, à des pressions et des températures plus basses – ce qui pourrait également rendre les applications pratiques plus réalisables.
