Международная команда ученых обнаружила новую форму льда, которая может существовать при условиях, абсолютно непривычных для воды на поверхности Земли, сообщает Science Alert. Исследователи наблюдали её при давлении до 230 гигапаскалей, что примерно в 2,3 миллиона раз превышает атмосферное давление на уровне моря, и температуре до 2357 °C.
Речь идет о суперионном льде — необычном состоянии вещества, в котором вода одновременно демонстрирует свойства твердого тела и жидкости. Атомы кислорода остаются зафиксированными в жесткой кристаллической решетке, тогда как ядра атомов водорода могут свободно перемещаться сквозь неё, подобно частицам в жидкости.
При обычных условиях повышение температуры заставляет воду переходить в газообразное состояние. Однако при давлении в миллионы атмосфер её расширение становится практически невозможным. Вода сохраняет чрезвычайно высокую плотность и может переходить в экзотические формы, которые не встречаются на поверхности Земли.
Исследование провела команда физиков под руководством Алексиса Форестье из Французской комиссии по альтернативным источникам энергии и атомной энергии. Ученые поместили крошечные образцы воды между кончиками алмазов, создав давление до 230 ГПа, а затем с помощью лазеров нагревали их до нескольких тысяч градусов.
Чтобы определить, как меняется структура льда, исследователи использовали чрезвычайно узкий пучок синхротронного рентгеновского излучения. Анализ показал конфигурацию атомов, которую ранее предсказывали теоретически, но которую до сих пор не удавалось однозначно подтвердить экспериментально.
Она получила название гексагональная плотноупакованная структура (hcp). Название описывает способ расположения атомов кислорода в кристаллической решетке. Ранее ученые уже знали о другой форме суперионного льда с гранецентрированной кубической структурой (fcc). Отличие между ними заключается в последовательности укладки слоев атомов.
Эксперименты показали, что эти две структуры могут переходить одна в другую при изменении экстремальных условий.
Считается, что суперионный лед может существовать глубоко внутри Урана и Нептуна. Необычные свойства этого вещества могут влиять на перемещение электрического заряда и материала в недрах планет, а значит — быть связанными с формированием их необычных магнитных полей.
