Неожиданное увеличение отношения дейтерия к водороду в мезосфере Венеры

Благодаря наблюдениям космического зонда Venus Express Европейского космического агентства (ESA) исследователи обнаружили неожиданное увеличение содержания двух вариантов молекул воды — H2O и HDO — и их соотношения HDO/H2O в мезосфере Венеры. Это явление ставит под сомнение наше понимание истории вод Венеры и вероятности того, что в прошлом она была пригодна для жизни. Исследование, опубликованное в Трудах Национальной академии наук, выявило два удивительных результата: концентрации H2O и HDO увеличиваются с высотой от 70 до 110 км, а соотношение HDO/H2O значительно возрастает на порядок в этом диапазоне, достигая уровней, более чем в 1500 раз превышающих показатели в океанах Земли. Предложенный механизм для объяснения этих результатов включает поведение аэрозолей гидратированной серной кислоты (H2SO4). Эти аэрозоли образуются прямо над облаками, где температура опускается ниже точки росы сернистой воды, что приводит к образованию аэрозолей, обогащенных дейтерием. Эти частицы поднимаются на большую высоту, где повышенная температура заставляет их испаряться, высвобождая более значительную долю HDO по сравнению с H2O. Затем пар переносится вниз, перезапуская цикл.

Данные о возрасте показывают, что планетезимали поставляли строительный материал для богатых водой планет в ранней Солнечной системе

Данные о возрасте некоторых классов метеоритов позволили получить новые данные о происхождении небольших, богатых водой астрономических тел в ранней солнечной системе. Эти так называемые планетезимали постоянно поставляли строительные материалы для планет, в том числе и для Земли, первоначальный материал которой содержал мало воды. В сотрудничестве с коллегами из Берлина, Байройта и Цюриха (Швейцария) ученые из Гейдельберга вывели термическую эволюцию и точку происхождения материнских тел из этих данных. Показано, что некоторые из планетезималей образовались очень быстро, то есть менее чем за 2 миллиона лет. В этом случае они нагревались так сильно, что расплавлялись и теряли все летучие элементы, включая воду. Другие планетезимали, согласно результатам текущего исследования, возникли позже при более низких температурах во внешней части Солнечной системы; они частично смогли сохранить свою воду, связанную в кристаллах. Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.

Влияние внутреннего магнитного порядка на электрохимическое расщепление воды

Магнитный порядок молекул играет решающую роль в производстве водорода. В эксперименте физики выровняли магнитные «спины» атомов катализатора во время реакции. Для этого учёные снизили температуру во время реакции. Сравнивая изменения скорости реакции во время этого снижения для двух катализаторов с разным магнитным состоянием, было обнаружено, что активность действительно увеличивается за счет этого так называемого магнитного порядка. Тот факт, что это происходит даже без применения магнитного поля, ранее был неясен. Также обнаружено, что при внешнем магнитном поле катализатор стал еще лучше выполнять свою работу. Направление этого магнитного поля имело значение. Оно должно было точно соответствовать магнитным свойствам материала.

Абсолютные уровни энергии жидкой воды из теории возмущений многих тел с эффективными вершинными поправками

Моделирование жидкой воды является особенно сложной задачей. В молекуле воды ключевую роль играют как тепловое движение, так и квантовая природа ядер атомов кислорода и водорода. Учёные точно определили электронные свойства воды, такие как ее потенциал ионизации, сродство к электрону и запрещенная зона. Физики доработали теорию с помощью «вершинных поправок»: модификаций теории возмущений многих тел, которые объясняют сложные взаимодействия между частицами за пределами простейших приближений. Вершинные поправки уточняют теорию, принимая во внимание, как эти взаимодействия влияют на энергетические уровни частиц, например, на их реакцию на внешние поля или на их собственную энергию, что приводит к более точным предсказаниям физических свойств в системе многих частиц.

Впервые идентифицирована молекулы воды на астероидах

Используя данные бывшей стратосферной обсерватории инфракрасной астрономии (SOFIA) — совместного проекта НАСА и Немецкого космического агентства в DLR — ученые Юго-Западного исследовательского института впервые обнаружили молекулы воды на поверхности астероида. Ученые изучили четыре астероида (Ирис, Массалия, Партенопа и Мельпомена), богатых силикатами, с помощью инструмента FORCAST, чтобы выделить на двух из них спектральные характеристики в среднем инфракрасном диапазоне, указывающие на наличие молекулярной воды.

Наблюдения JWST впервые обнаружили воду во внутреннем диске молодой звезды с планетами-гигантами

Используя космический телескоп Джеймса Уэбба, исследовательская группа MINDS под руководством MPIA обнаружила воду во внутренней области газопылевого диска вокруг молодой звезды PDS 70. Астрономы ожидают, что в этой зоне будут формироваться планеты земной группы. Это первое обнаружение такого рода на диске, на котором находятся как минимум две планеты. Это открытие свидетельствует о механизме снабжения водой потенциально обитаемых планет уже во время их формирования, в дополнение к более поздним ударам водоносных астероидов.

Поток воды на углеродной поверхности регулируется квантовым трением

Вода и углерод образуют квантовую пару: поток воды на поверхности углерода управляется необычным явлением, получившим название квантового трения. Новая работа, опубликованная в журнале Nature Nanotechnology, экспериментально демонстрирует это явление, предсказанное в предыдущем теоретическом исследовании.

Обнаружен неизвестный класс богатых водой астероидов

Новые астрономические измерения в инфракрасном диапазоне привели к идентификации доселе неизвестного класса астероидов. Международная исследовательская группа, включающая геологов из Гейдельбергского университета, смогла охарактеризовать эти маленькие планеты с помощью инфракрасной спектроскопии. Они расположены в поясе астероидов между Марсом и Юпитером и, как и карликовая планета Церера, богаты водой. Согласно компьютерным моделям, сложные динамические процессы переместили эти астероиды из внешних областей нашей Солнечной системы в сегодняшний пояс астероидов вскоре после их образования.

Генерация спиралевидных узоров Ферма в водной двухфазной системе путем намотки, управляемой раствором Марангони

Команда под руководством профессора Андерсона Хо Чунг Шума с факультета машиностроения Гонконгского университета (HKU) совершила ключевой прорыв в гидродинамике, разработав трехмерную транспортную систему Марангони в двухфазной водной системе. Проект осуществлялся в сотрудничестве с профессором Нилом Рибе из Университета Париж-Сакле. Взаимодействие между солью (CaCl2) и анионогенным поверхностно-активным веществом (додецилбензолсульфонат натрия) создает градиенты поверхностного натяжения, которые управляют процессом переноса. Открытие опубликовано в Nature Communications.

Лазер управляет сверхбыстрым жидкостным переключателем терагерцового излучения

Исследователи из Рурского университета в Бохуме (Германия) разработали сверхбыстрый переключатель на водной основе. Короткий, но мощный лазерный импульс переводит воду в проводящее состояние менее чем за одну триллионную долю секунды, и в это время она ведет себя почти как металл. Это делает его быстрее, чем самая высокая скорость переключения полупроводников на сегодняшний день. Адриан Бухманн, доктор Клаудиус Хоберг и доктор Фабио Новелли из Рурского исследовательского кластера передового опыта в области сольватации RESOLV опубликовали свои выводы в журнале APL Photonics 6 декабря 2022 года.