Welche Flüssigkeiten können im leeren Raum gefunden werden?

Keine Flüssigkeit kann im Vakuum vollständig stabil sein, da alle Flüssigkeiten einen Dampfdruck ungleich Null haben und daher mit einer gewissen Geschwindigkeit verdampfen. Einige Flüssigkeiten haben jedoch einen außergewöhnlich niedrigen Dampfdruck und können daher im Vakuum verwendet werden.

Der Dampfdruck der Silikonflüssigkeit DC705 , die in Diffusionspumpen verwendet wird, beträgt 2,6e-8, und sie ist für den Betrieb im Hochvakuum ausgelegt.

Wenn ein Ort gefunden werden könnte, an dem es ausreichend erwärmt wurde, um flüssig zu bleiben (im Weltraum würde es einfach gefrieren, während es zu nahe an der Sonne zu einem Anstieg des Dampfdrucks kommen würde), könnte es einige Zeit in einem flüssigen Zustand bleiben. Nicht auf unbestimmte Zeit, aber es könnte für eine Weile stabil sein.

Meine Antwort lautet: superionisches Wasser , bei hohem Druck und niedriger Temperatur. Während der superionischen Phase verhalten sich Wasserstoff und Sauerstoff in Wassermolekülen bizarr; Wasserstoffionen bewegen sich wie eine Flüssigkeit innerhalb eines festen Kristallgitters aus Sauerstoff.

Ableitung der Antwort und Referenzen:

Jedes Element oder Molekül verdampft (im Wesentlichen siedet ) bei ausreichend niedrigem Druck, selbst bei extrem niedrigen Temperaturen; wenn auch langsam (nach menschlichen Maßstäben).

Sowohl extremer Druck als auch niedrige Temperatur sind notwendig, um die Lebensdauer (Dauer) der Liquidität eines Elements oder Moleküls zu verlängern.

Etwas enthaltenes muss auch "frei schwebend" sein (um den Begriffen Ihrer Frage zu entsprechen) - daher scheint es eine Strecke zu sein, flüssigen Wasserstoff (oder Deuterium) vorzuschlagen, aber es ist ein Hinweis auf die Richtung, in die man schauen muss.

Aus dem Artikel: „ Argumente über Wasserstoff mit 168 Riesenlasern beilegen “:

Bei ultrakalten Temperaturen unter -423 Grad Fahrenheit kondensiert Wasserstoff zu einer Flüssigkeit. Es wird auch bei höheren Temperaturen flüssig, wenn es unter immensem Druck gepresst wird. Die Moleküle bleiben intakt, und dieser Zustand von flüssigem Wasserstoff ist ein Isolator – ein schlechter elektrischer Leiter.

Unter noch höheren Drücken zerfallen die Moleküle in einzelne Atome, und die Elektronen in den Atomen können dann frei fließen und Strom gut leiten – die Definition eines Metalls.

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Flüssiger metallischer Wasserstoff kommt auf der Erde nicht natürlich vor – außer möglicherweise im Kern. Aber auf Jupiter, dem größten Planeten des Sonnensystems, könnte der größte Teil des Wasserstoffs als flüssiges Metall fließen und die starken Magnetfelder des Planeten erzeugen.

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Das Verhindern des Einfrierens (Erstarrens) des Wasserstoffs ist der Schlüssel, und die Verwendung von Druck verändert das Phasenänderungsdiagramm.

Der Artikel: „ Two Pathways to Metallic Hydrogen and Deuterium “ (von der Silvera Group, Department of Physics, Harvard) enthält einige Fotos von flüssigem Wasserstoff:

_{„Bilder von Wasserstoff bei unterschiedlichen Drücken und niedriger Temperatur, die den Übergang von einem transparenten molekularen Festkörper zu einem schwarzen halbleitenden Festkörper zu einem brillant glänzenden Wasserstoffmetall zeigen.“}

Es wurde auch erkannt, dass bei einem niedrigeren, aber immer noch hohen Druck und sehr hohen Temperaturen ein temperaturgesteuerter Übergang zu flüssigem atomarem metallischem Wasserstoff (LMH) stattfindet. Dieser Flüssig-Flüssig-Phasenübergang wird manchmal als Plasmaphasenübergang oder PPT bezeichnet. Wir haben die Phasenlinie für LMH und flüssiges atomares Deuterium für mehrere Werte von P und T sowie optische Eigenschaften und optische Leitfähigkeit bestimmt. Wir beobachten Isotopenunterschiede in den Phasenlinien.

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LMH ist die Hauptkomponente von riesigen äußeren Planeten wie Jupiter und erzeugt über den Dynamo sein Magnetfeld.

ABER , es gibt die Begriffe Ihrer Frage (an denen der Antwortende nicht herumspielen sollte ) : "Gibt es irgendein Material, natürlich oder auf andere Weise, eine frei schwebende Flüssigkeit , die im Weltraum existieren kann?"

Das einfache Unterdrucksetzen von Wasserstoff schien also nicht die Anforderungen des "freien Fließens" zu erfüllen (es sei denn, Sie akzeptieren es als eine Antwort) - aber es deutete auf die Richtung hin, in die ich schauen sollte.

Der Hinweis führte mich zu superionischem Wasser mit hohem Druck und niedriger Temperatur.

Aus dem Nature-Artikel: „ Experimentelle Beweise für superionisches Wassereis mit Schockkompression“ (Nature Physics Band 14, Seiten 297–302 (2018)) und auch bei LiveScience geschrieben: „ This Ice Is Nearly As Hot As the Sun. Scientists Have Now Made Es auf der Erde ":

Es ist sowohl fest als auch flüssig, es ist 60-mal dichter als gewöhnliches Wassereis und bildet sich bei Temperaturen, die fast so heiß sind wie die Sonnenoberfläche.

Es ist superionisches Eis – und zum ersten Mal haben Wissenschaftler es im Labor hergestellt.

Es wurde lange angenommen, dass diese Hochdruckform von Wassereis im Inneren von Uranus und Neptun existiert. Aber bisher war seine Existenz nur theoretisch.

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Wissenschaftler sagten erstmals vor 30 Jahren die Existenz einer seltsamen Wasserphase voraus, die die Substanz gleichzeitig fest und flüssig macht. Es ist auch viel dichter als gewöhnliches Wassereis, weil es sich nur unter extremer Hitze und extremem Druck bildet, wie sie im Inneren von Riesenplaneten zu finden sind. Während der superionischen Phase verhalten sich Wasserstoff und Sauerstoff in Wassermolekülen bizarr; Wasserstoffionen bewegen sich wie eine Flüssigkeit innerhalb eines festen Kristallgitters aus Sauerstoff .

Das Eis herzustellen war kompliziert. Zuerst komprimierte das Team Wasser zu einem ultrastarken kubischen kristallinen Eis in einer anderen Kristallform als die, die Sie in gewöhnlichen Eiswürfeln sehen. Dazu verwendeten die Forscher Diamantstempelzellen, um einen Druck von 360.000 Pfund pro Quadratzoll (2,5 Gigapascal (GPa); das ist etwa das 25.000-fache des atmosphärischen Drucks auf der Erde) auszuüben. Als nächstes erhitzten und komprimierten die Forscher die Zellen noch weiter mit lasergetriebenen Schocks. Jede Kristalleisstruktur erhielt bis zu sechs Laserstrahlen mit mehr als dem Hundertfachen dieses hohen Drucks.

„Weil wir das Wasser vorkomprimiert haben, gibt es weniger Schockerwärmung, als wenn wir flüssiges Umgebungswasser schockkomprimieren würden“, sagte Millot. Die neue Methode ermöglicht es den Forschern, "bei hohem Druck auf viel kältere Zustände zuzugreifen als in früheren Stoßkompressionsstudien".

Sobald das superionische Eis fertig war, machte sich das Team schnell daran, seine optischen und thermodynamischen Eigenschaften zu analysieren. Sie hatten nur 10 bis 20 Nanosekunden Zeit, um die Arbeit zu verrichten, bevor Druckwellen die Kompression lösten und das Wasser sich auflöste. Und die Ergebnisse waren bizarr. Sie fanden heraus, dass das Eis bei außergewöhnlichen 8.540 Grad Fahrenheit (4.725 Grad Celsius) bei einem Druck von 29 Millionen Pfund pro Quadratzoll (200 GPa) schmilzt. Dieser Druck beträgt etwa das 2-Millionen-fache des atmosphärischen Drucks auf der Erde

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Die neuen Erkenntnisse könnten einen Blick in das Innere von Planeten wie Uranus und Neptun gewähren. Planetenforscher gehen davon aus, dass die Innereien dieser Welten aus bis zu 65 Massenprozent Wasser sowie etwas Ammoniak und Methan bestehen.

Daher kann Wasserstoff flüssig sein und im Weltraum "frei schweben" - aber nur in einem Sauerstoffgitter unter extremen Drücken im Kern eines unserer Gasriesen (oder anderer ähnlicher Objekte im Weltraum).