RW Space

В ходе экспериментов с самым большим в мире рентгеновским лазером была обнаружена странная новая фаза льда. Встречайте лед XXI — причудливую фазу, которая образуется при комнатной температуре и под экстремальным давлением.

Затвердевшая вода, с которой мы наиболее знакомы здесь, на Земле, технически известна как лед I, но это лишь верхушка айсберга — например, инопланетяне на Нептуне могли добавлять лед XVIII в свои напитки. Воздействие обычного старого H₂O на различные условия температуры и давления может привести к образованию более чем 20 различных фаз вещества.

Ice XXI — последний, кто пополнил ряды. Он имеет тетрагональную кристаллическую структуру с довольно крупными повторяющимися единицами, состоящими из 152 молекул воды, что отличает его от всех других известных фаз льда.

По теме: Впервые наблюдался странный лед, который мог образоваться на чужих планетах

Однако не ждите, что вам удастся приготовить несколько необычных кубиков льда XXI в морозильной камере дома. Или любой другой морозильник, если на то пошло.

Исследователи использовали ячейку с алмазной наковальней на европейском объекте XFEL в Германии, чтобы сжать воду до давления до 2 гигапаскалей (примерно в 20 000 раз больше давления воздуха на уровне моря) в течение 10 миллисекунд.

Затем они относительно медленно сбросили давление – в течение неторопливого периода в одну секунду – прежде чем повторить процесс. Все это время рентгеновские лучи захватывали миллион изображений в секунду, чтобы увидеть, как меняется кристаллическая структура.

Оказывается, лед XXI является одной из нескольких возможных промежуточных стадий на пути воды к превращению в экзотическую фазу, известную как лед VI.

«С помощью уникальных рентгеновских импульсов европейского XFEL мы обнаружили множество путей кристаллизации в H₂O, который быстро сжимается и разжимается более 1000 раз с помощью динамической ячейки с алмазной наковальней», — говорит Гын Ву Ли, физик из Корейского научно-исследовательского института стандартов и науки.

Исследователи говорят, что открытие льда XXI предполагает, что на ледяных лунах и планетах могут существовать и другие, до сих пор неизвестные фазы льда.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Materials.