В октябре 2025 года международная группа учёных сообщила об открытии новой фазы льда, получившей название лёд XXI. Это открытие стало возможным благодаря использованию передовых рентгеновских лазерных технологий и методов сверхвысокого давления.
Как был получен лёд XXI
Для создания льда XXI учёные использовали алмазный наковальню (diamond anvil cell), устройство, позволяющее создавать экстремальные давления, сжимающие образец воды до 2 гигапаскалей — примерно в 20 000 раз выше атмосферного давления. Вода подвергалась этому давлению в течение 10 миллисекунд при комнатной температуре. Под такими условиями молекулы воды образуют кристаллическую решётку, отличную от известных ранее фаз льда.
Для наблюдения за процессом кристаллизации и изучения структуры льда XXI использовались европейский рентгеновский лазер XFEL и источник фотонов PETRA III. Эти установки позволили учёным получить высококачественные изображения молекулярной структуры нового льда.
Структура льда XXI
Лёд XXI обладает тетрагональной кристаллической решёткой, состоящей из 152 молекул воды в элементарной ячейке. Это отличает его от других известных фаз льда, таких как лёд I (обычный лёд), лёд VI и другие, которые имеют разные кристаллические структуры и образуются при различных условиях давления и температуры.
Почему это открытие важно
Это открытие имеет несколько значимых аспектов:
Понимание поведения воды: Лёд XXI демонстрирует, что вода может образовывать новые кристаллические структуры при экстремальных условиях, что расширяет наши знания о её поведении в природе.
Изучение планетарных тел: Понимание различных фаз льда помогает учёным моделировать условия на ледяных спутниках планет, таких как Титан и Ганимед, где вода находится под высоким давлением.
Развитие технологий: Использование рентгеновских лазеров и алмазных наковален открывает новые возможности для изучения материалов при экстремальных условиях, что может повлиять на развитие материаловедения и других областей науки.
Открытие льда XXI подтверждает, что вода, несмотря на свою кажущуюся простоту, обладает сложной и разнообразной структурой, зависящей от условий окружающей среды. Это открытие не только углубляет наше понимание водных систем, но и открывает новые перспективы для исследований в области планетарной науки и материаловедения.