Неожиданно открыта новая фаза льда, замерзающего при комнатной температуре

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.