Ледът има много фази (около двадесет, за да бъдем точни), а учените от Корейския изследователски институт за стандарти и наука (KRISS) току-що са открили нова, наречена „Лед XXI“.

За да изследват тази нова форма на лед, те са суперкомпресирали вода до 2 гигапаскала и са използвали високотехнологични рентгенови съоръжения, за да заснемат молекулната ѝ структура.

Откриването на този вид високотемпературни, метастабилни ледове може да помогне на специалистите да получат ценна информация за вътрешността на ледените луни в Слънчевата система.

Ледът не е толкова сложен.

Съберете няколко H20 молекули, смъкнете термостата до нула градуса по Целзий (при атмосферно налягане) и ето ви лед. Затова може да е изненадващо, че не съществува само едно молекулно подреждане или „фаза“ на леда.

Всъщност има 20 фази на леда и всички те са обозначени с римски цифри от I до XX.

В ново проучване, публикувано в сп. Nature Materials, учени от Корейския изследователски институт за стандарти и наука са открили още една фаза, наречена Лед XXI.

В основата на експеримента учените са използвали диамантени наковални (DAC).

Това е често използвано устройство в материалознанието за пресоване на проби под огромно налягане.

За да подложат вода на налягане от 2 гигапаскала (20 000 пъти по-високо от нормалното атмосферно налягане) за само 10 милисекунди.

След това са използвали най-съвременни рентгенови съоръжения като Европейската рентгенова лазерна инсталация със свободни електрони (XFEL) и PETRA III, за да визуализират структурата.

Наричат този вид вода „суперкомпресирана“ и тя е метастабилна. Това означава, че се запазва за известно време, дори когато друга форма на лед би била по-стабилна.

Поради огромното налягане, ледът се образува при стайна температура, но молекулите са много по-гъсто разположени.

„Бързото компресиране на водата ѝ позволява да остане в течно състояние при по-високи налягания, при които тя вече би трябвало да се кристализира в лед VI“, обяснява Геун У Ли, съавтор на проучването от RISS.

Компресирането на водата е само част от този високотехнологичен експеримент.

Учените трябва да документират подробно молекулното пътуване на водата през тези няколко милисекунди.

Европейският XFEL произвежда рентгенови импулси, които заснемат изображение на всяка микросекунда.

Това по същество създава ултрамодерна високоскоростна камера, която показва формирането на ледената фаза в движение.

След това екипът е използвал лъчевата линия P02.2 в PETRA III, за да проведе дифракционни експерименти, с които да разбере цялостната структура на Ice XXI.

Тя има тетрагонална структура, съставена от големи повтарящи се единици, наречени „единични клетки“, съдържащи 152 водни молекули.

Използването на DAC за изследване на материали под огромно налягане е обичаен начин за учените, особено геолозите, да надникнат във вътрешното устройство на Земята.

По подобен начин експериментите с лед под високо налягане имат за цел да помогнат на експертите да разберат труднодостъпната физика.

„Нашите открития сочат, че може да съществува по-голям брой метастабилни фази на лед при висока температура и свързаните с тях преходни пътища, което потенциално може да даде нова информация за състава на ледените луни“, твърди Рейчъл Хъсбанд от Deutsches Elektronen-Synchrotron’s.

През 2021 г. проучване се фокусира върху това как суперионните фази Ice XVIII и Ice XX биха могли да стоят в основата на образуването на необичайните магнитни полета, открити на Нептун и Уран.

С други думи, разкриването на тайните на леда на Земята може да ни помогне да разкрием неизвестен брой загадки в Космоса.