Čeští vědci prokázali, že voda se může vařit i zamrzat současně

Tuhnutí vody na povrchu planet s extrémně nízkým atmosférickým tlakem je velmi složité. Prokázal to výzkum mezinárodního týmu vědců pod vedením Petra Brože z Geofyzikálního ústavu Akademie věd. Voda tam totiž vře i za nízkých teplot, rychle se přitom odpařuje a o to rychleji mrzne. Ledovou krustu ale znovu a znovu narušují bubliny ze stále vroucí vody. Tento fenomén může pomoci k pochopení výlevného kryovulkanismu a také ho snadněji odhalit na povrchu těles ve Sluneční soustavě.

Chování vody na Zemi je dobře známé – za běžného tlaku při teplotě pod nulou mrzne a při teplotě nad sto stupňů vře. Vědce zajímalo, co se s vodou stane na povrchu planet s extrémně nízkým atmosférickým tlakem nebo dokonce vakuem, jako jsou třeba ledové měsíce Europa nebo Enceladus. I když tam zatím nebyla přímo pozorovaná kapalná voda, může se tam občas dostat, konkrétně při procesu známém jako výlevný kryovulkanismus – tedy situace, kdy z nitra planet uniká voda či jiné těkavé látky. Podobné podmínky panují i na Marsu. Studie by mohla pomoci vysvětlit, jak by se chovala voda, pokud by se na povrchu planety v nedávné geologické minulosti ocitla.

Tým proto umístil několik litrů vody do speciální nízkotlakové komory na Open University ve Velké Británii, která na výzkumu spolupracovala. 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 Petr Brož. „Za nízkého tlaku voda vře i při nízkých teplotách, protože není za daných podmínek v kapalném stavu stabilní. Její vypařování přitom způsobuje, že rychle chladne a následně mrzne. Ledová krusta, která se tvoří na její hladině, je ale opakovaně narušovaná bublinami vodní páry vznikajícími v důsledku jejího varu. Bubliny led nadzvedávají a lámou, čímž se celý proces mrznutí zpomaluje, komplikuje a výrazně prodlužuje,“ vysvětluje vědec.

Vědci se domnívají, že jejich experimenty pomohou lépe rozpoznat známky i výlevného kryovulkanismu nejen na ledových měsících, ale také na dalších tělesech Sluneční soustavy. „Povrchové nerovnosti vznikající hromaděním vodní páry pod ledem by mohly být rozpoznatelné na radarových datech pořízených kosmickými sondami,“ míní spoluautor studie Vojtěch Patočka z Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy. 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.