Группа ученые из Германии, при участии международных коллег, впервые идентифицировала ранее неизвестную фазу льда, получившую название лёд XXI. Это достижение стало возможным благодаря серии высокоточных экспериментов с крупнейшим в мире рентгеновским лазером, что позволило по-новому взглянуть на поведение воды в условиях экстремального давления.
Образование льда XXI происходит при обычной температуре, однако для запуска процесса требуется давление порядка 2 гигапаскалей — показатель, в 20 тысяч раз превышающий стандартное давление воздуха на уровне моря. В эксперименте воду зажимали между алмазными наковальнями в течение всего 10 миллисекунд, а ход преобразований в кристаллической структуре регистрировался с помощью миллиона рентгеновских снимков в секунду, передает Nature Materials.
Исследовали установили, что новая форма льда имеет тетрагональную решётку, внутри которой каждый элемент насчитывает 152 водяные молекулы. Исследователи пришли к выводу: лёд XXI — это особое промежуточное состояние, возникающее на пути к переходу воды в более экзотический лёд VI.
Обнаружение столь необычного состояния воды радикально расширяет представления о физических свойствах вещества в экстремальных условиях.
Условия, подобные тем, что были созданы в лаборатории, встречаются в глубинах ледяных спутников Юпитера, таких как Европа и Ганимед. Замечено, что лёд XXI не только исключительно плотный и твёрдый, но и остаётся стабилен под высоким давлением вне зависимости от температуры.
Работа осуществлялась с использованием двух установок: XFEL и синхротронного источника PETRA III, при участии специалистов из Германии, Швеции и Франции. Ранее наука допускала существование у воды двадцати кристаллических фаз, однако новое открытие расширяет этот список. Теперь ученые намерены применить аналогичные методы к другим жидкостям для поиска новых необычных метастабильных форм вещества.