Лёд обычно представляют холодным, скользким и хрупким — таким, каким он бывает в морозильнике или на зимней дороге. Но в глубинах некоторых планет вода способна превращаться в совершенно иной материал: оставаться «льдом» при температуре свыше 2 000 °C и давлении, в миллионы раз превышающем земное атмосферное. И учёные впервые получили и уверенно распознали одну из таких экзотических форм.

В лаборатории крошечную каплю воды сжали между двумя алмазными наконечниками до давления примерно 2,3 миллиона атмосфер, а затем нагрели лазерами. В обычных условиях при такой температуре вода давно стала бы паром и начала бы распадаться на составляющие её атомы. Но чудовищное давление не даёт веществу расшириться и испариться. Вместо этого вода стала сверхплотной и приняла необычную кристаллическую форму.

▫️Этот материал называют сверхионным льдом. Его можно представить как странную смесь твёрдого тела и жидкости. Атомы кислорода в нём стоят на местах, образуя жёсткий кристаллический каркас — почти как неподвижные детали строительной конструкции. Зато ядра водорода могут сравнительно свободно перемещаться сквозь эту решётку, словно частицы жидкости. Поэтому такой лёд, вероятно, способен проводить электрический ток и вести себя совсем не так, как знакомый нам лёд.

Новая разновидность отличается тем, как именно уложены атомы кислорода. Учёные сравнивают это с плотной укладкой одинаковых шариков: можно расположить слои почти вплотную несколькими способами, и каждый даст иной кристаллический рисунок. Ранее была известна сверхионная форма со структурой типа «гранецентрированная кубическая». Теперь исследователи наблюдали другую — с «гексагональной плотноупакованной» структурой. Это не другой химический состав: перед нами всё та же вода, H₂O, но её атомы выстроены по иному геометрическому правилу.

Эксперимент важен не только как демонстрация экстремальной физики. Предполагается, что сверхионный лёд может существовать глубоко внутри Урана и Нептуна — планет, которые условно называют ледяными гигантами. Их магнитные поля ведут себя необычно: они сильно наклонены относительно осей вращения и заметно смещены от центра планет. Один из возможных ключей к этой загадке — движение электрически заряженных частиц в слоях горячего сверхионного льда.

Исследование опубликовано в Physical Review Letters. Подпишитесь на @everydayint, чтобы быть в курсе самых важных новостей о научных открытиях и технических достижениях.