Лід, який не тане при температурі понад 2000 °C, звучить як фізичний жарт. Але саме таку екзотичну форму води вдалося отримати в лабораторії — щоправда, за тиску, який складно навіть уявити.
Дослідники під керівництвом фізика Алексіса Форестьє з французької Комісії з атомної енергії та альтернативних джерел енергії стискали крихітні зразки води між алмазами. Тиск сягав 230 гігапаскалів, тобто приблизно 2,3 мільйона атмосфер, а лазери нагрівали матеріал до 2630 K, або близько 2357 °C. Висновки були опубліковані в журналі Physical Review Letters.
За таких умов звичайна вода давно мала б перетворитися на газ. Але величезний тиск не дозволяє молекулам розлетітися. Натомість вода переходить у надзвичайно дивні форми.
Лід, який поводиться не зовсім як лід
Однією з таких форм є суперіонний лід. Його атоми кисню залишаються на своїх місцях, формуючи кристалічну структуру, тоді як ядра водню можуть вільно переміщатися крізь неї — майже як рідина всередині твердого матеріалу.
Тепер науковці отримали переконливі докази ще однієї конфігурації — гексагонального щільноупакованого льоду (hcp). Раніше його існування передбачали теоретично, але експериментально однозначно зафіксувати його не вдавалося.
За температури близько 1700 K нова структура, схоже, переходить у суперіонний стан. А за ще вищих температур і тисків вона поступово витісняє іншу відому форму суперіонного льоду.
До чого тут далекі планети
Найцікавіше починається за межами лабораторії. Подібні екстремальні умови можуть існувати глибоко всередині Урана та Нептуна.
Вчені припускають, що суперіонний лід відіграє важливу роль у формуванні дивних магнітних полів цих планет. Якщо hcp-форма проводить електрику інакше, ніж уже відомий різновид льоду, це може змінити наші уявлення про те, як усередині крижаних гігантів переміщуються речовина та електричні заряди.
Втім, говорити про повну розгадку поки зарано. Дослідники лише починають вивчати властивості нового льоду — зокрема його електропровідність і механічну поведінку.
Вода вкотре показала, наскільки дивною може бути звична нам речовина. І, можливо, лід, який існує при температурі понад 2000 °C, допоможе пояснити одну з найбільших загадок далеких планет Сонячної системи.