Міжнародна команда дослідників за допомогою найпотужнішого у світі рентгенівського лазера XFEL відкрила новий тип льоду, який зберігає твердість навіть при кімнатній температурі, якщо перебуває під надвисоким тиском.
Нову форму назвали лід XXI — двадцять першою відомою фазою води.
Читайте також:
Це вражає. Уельські фізики встановили світовий рекорд точності вимірювань простору-часу Під час експерименту вчені помістили краплю води між двома алмазами і стиснули її тиском, що перевищує атмосферний у 20 тисяч разів. За цих умов молекули H₂O утворили надщільну структуру, яка залишалася твердою навіть при 22 °C. Утворений лід перебуває у метастабільному стані — він зберігає форму лише під дією величезного тиску й розпадається при найменшому збуренні.
За допомогою XFEL — Європейського лазера на вільних електронах — дослідники відстежували зміни структури речовини з точністю до однієї мікросекунди. Це дозволило зафіксувати, як вода переходить зі стану високої щільності у стан надвисокої щільності.
Результати роботи, опубліковані в журналі Nature Materials, можуть пролити світло на процеси формування льоду в умовах,
подібних до тих, що існують на крижаних супутниках Юпітера та Сатурна. «Наші результати показують, що може існувати набагато більше високотемпературних метастабільних фаз льоду. Це відкриває нові можливості для розуміння складу крижаних світів у Сонячній системі», — зазначила співавторка дослідження Рейчел Хасбанд із Німецького центру досліджень електронного синхротрону.
Лід XXI — лише один із численних варіантів існування води. До цього науці були відомі, зокрема, лід XIX із тетраедричною структурою та суперіонний лід, який має температуру, подібну до зоряної. Усі ці фази виникають завдяки особливій молекулярній будові води, де атоми водню можуть утворювати різноманітні кристалічні та аморфні решітки.
«Завдяки унікальним рентгенівським імпульсам європейського XFEL ми змогли спостерігати численні шляхи кристалізації води, яку стискали та розширювали понад тисячу разів», — пояснивГин У Лі з Корейського науково-дослідного інституту стандартів і науки (KRISS).
Читайте також:
Віртуальні частинки. Вигадка, без якої вчені не можуть зрозуміти, як влаштований Всесвіт
