Voda ve vakuu při nízké teplotě vře i mrzne. Nový objev pomůže při zkoumání Sluneční soustavy
Tým vedený dr. Petrem Brožem zjistil, že voda ve vakuu při nízké teplotě současně vře, prudce se odpařuje a mrzne, což ukazuje na složitější proces tuhnutí vody za nízkého tlaku, než se dosud předpokládalo. Tento objev má zásadní význam pro lepší porozumění kryovulkanismu na ledových měsících jako Europa či Enceladus a může pomoci objasnit chování vody na povrchu Marsu v nedávné geologické minulosti. Výsledky studie publikované v Earth and Planetary Science Letters přispějí k plánování budoucích misí a průzkumu těchto vzdálených těles.
Chování vody na Zemi je dobře známé – za běžného tlaku při teplotě pod 0 °C mrzne a při teplotě nad 100 °C vře. Vědce zajímalo, co se s vodou stane na povrchu světů s extrémně nízkým atmosférickým tlakem nebo dokonce vakuem, jako jsou třeba ledové měsíce Europa nebo Enceladus. Přestože voda v kapalném stavu na povrchu těchto těles dosud přímo pozorována nebyla, vědci se domnívají, že se tam občas může dostat, a to konkrétně během procesu známého jako výlevný kryovulkanismus. Jde o jev, kdy z nitra těchto světů uniká voda či jiné těkavé látky.
Tým vedený dr. Petrem Brožem z Geofyzikálního ústavu Akademie věd ČR během experimentů umístil několik litrů vody do speciální nízkotlakové komory na Open University ve Velké Británii, jejíž vědci na výzkumu také spolupracovali. Jakmile se tlak v komoře snížil na úroveň podobnou vakuu, voda se při nízké teplotě vařila, prudce se odpařovala a mrzla současně.
„Zjistili jsme, že proces tuhnutí vody v prostředí s velmi nízkým tlakem je složitější, než se dosud předpokládalo,“ říká hlavní autor studie dr. Petr Brož. vysvětluje dr. Brož.
Výsledky vědci popsali ve studii, která právě vyšla v časopise .
Jak by se chovala voda na Marsu?
Tento fenomén může mít zásadní důsledky pro pochopení výlevného kryovulkanismu nejen na povrchu těles, jako jsou Europa, Enceladus, Ceres nebo Pluto, ale i jinde. Podobné podmínky totiž panují také na Marsu. A právě zde by mohla nová studie pomoci vysvětlit, jak by se chovala voda, pokud by se na povrchu planety v nedávné geologické minulosti ocitla.
doplňuje spoluautor studie dr. Vojtěch Patočka z Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy. dodává dr. Patočka. Pozorování by mohlo pomoci tento geologický proces lépe pochopit a získané poznatky využít při plánování budoucích misí k těmto vzdáleným světům. Návštěva pozůstatků výlevných kryovulkanických erupcí by totiž dovolila lépe prozkoumat, co se pod povrchem těchto světů nachází, a tím odhalit, jaké tam panují podmínky.
Publikace:
Brož, P., Patočka, V., Butcher, F., Sylvest, M., Patel, M. (2025). The complexity of water freezing under reduced atmospheric pressure. Earth and Planetary Science Letters, 668, 119531. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2025.119531.
Kontakty pro média:
Mgr. Petr Brož, Ph.D. ([email protected])
RNDr. Vojtěch Patočka, Ph.D. ([email protected])
