Ученые создали новую форму льда при температуре 2000 градусов

Ученые создали одну из самых необычных форм льда. Он существует при невероятном давлении, достигающем 2,3 миллиона атмосфер, и колоссальных температурах до 2630 кельвинов (2357 градусов Цельсия), сообщает Science Alert.

При таких температурах вода, казалось бы, должна неизбежно переходить в газообразное состояние — и даже частично распадаться на составляющие ее атомы кислорода и водорода. Но при колоссальном давлении, которое может существовать внутри планет, происходят удивительные вещи.

Обычно при переходе из жидкого состояния в газообразное (пар) вода расширяется. Но под действием чрезвычайного давления это расширение блокируется. Вместо этого вода сохраняет чрезвычайно высокую плотность, принимая экзотические формы, не имеющие ничего общего с тем льдом, который встречается на поверхности Земли.

Одной из таких форм является суперионный лед —необычное состояние материи, которое нельзя назвать ни полностью твердым, ни полностью жидким. Атомы кислорода в нем остаются неподвижными, образуя жесткую кристаллическую решетку, как в обычном твердом теле. В то же время ядра водорода сохраняют подвижность и диффундируют сквозь эту решетку, подобно частицам в жидкости.

При изменении условий взаимное расположение атомов кислорода перестраивается, образуя различные конфигурации, которые называются фазами. На сегодняшний день известно около 20 фаз водяного льда, и некоторые из них в экстремальных условиях переходят в суперионное состояние. Ученые продолжают поиски новых фаз. Считается, что суперионный лед существует в недрах Урана и Нептуна, а его необычные свойства могут играть роль в формировании столь же необычных магнитных полей этих планет.

В ходе новых экспериментов группа исследователей под руководством физика Алексиса Форестье из Комиссариата по атомной и альтернативным видам энергии Франции подвергла крошечные образцы воды воздействию экстремальных условий, характерных для недр ледяных гигантов.

Ученые сжимали образцы между алмазными наковальнями, создавая давление до 230 гигапаскалей, и одновременно нагревали их лазером до температур в тысячи градусов. Это давление в 2,3 миллиона раз превышает атмосферное давление на уровне моря (для сравнения: давление в центре Земли составляет около 360 гигапаскалей).

Затем с помощью сверхтонкого пучка синхротронного рентгеновского излучения исследователи отслеживали изменения в кристаллической структуре льда.

В результате ученые получили фазу, существование которой предсказывалось теоретически, но которая никогда не наблюдалась до этого: лед с гексагональной плотноупакованной (ГПУ) структурой. При нагреве этого кристалла характер его расширения также указал на признаки суперионного поведения, что свидетельствует о переходе вещества в суперионное состояние при температуре около 1700 кельвинов.

Напомним, телескоп «Джеймс Уэбб» показал, что на Плутоне и спутнике Сатурна Титане отсутствует загадочная длина волны света. Это открытие намекает на то, что эти миры содержат неизвестную молекулу, которая до сих пор не была обнаружена ни на одном другом мире Солнечной системы или экзопланете.