Благодаря новому методу изучения веществ под высоким давлением исследователи обнаружили совершенно не известную ранее переходную форму кристаллического льда, получившую название Лед-VIIt. Эта форма воды может существовать внутри земной коры и мантии, а также на других планетах с обильным количеством воды.
Лед, подобно другим твердым телам, может принимать различные формы, которые определяются температурой и давлением при образовании. Например, углерод может существовать в виде алмаза или графита. Лед отличается большим числом своих фаз — не менее 20, включая три аморфных и 17 кристаллических. Ученые из Университета Невады в Лас-Вегасе (США) обнаружили совершенно новую форму льда и описали ее в статье. опубликованной в журнале Physical Review B.
В ячейке с алмазными наковальнями авторы эксперимента исследовали образец вещества. Эта конструкция включает два конических алмаза, между которыми помещается образец. Благодаря исключительной твердости алмазов площадь взаимодействия образца размером менее миллиметра позволяет достичь давления в несколько миллионов атмосфер. Прозрачность алмазов дает возможность изучения образца различными методами.
Ученые не только сжимали лед, но и нагревали его лазером. Сначала образец воды помещали между двумя алмазами и повышали давление до замерзания в несколько смешанных кристаллов льда. Затем лед нагревали лазером, чтобы он успел расплавиться, прежде чем снова превратиться в кристалл. Так исследователи постепенно увеличивали давление, периодически направляя лазерный луч на образец.
В ходе исследования ученые зафиксировали переход льда из изученной фазы с кубической кристаллической решеткой Лед-VII в неизвестную промежуточную фазу с тетрагональной решеткой, названную Лед-VIIt. После этого образец переходил в другую известную кубическую фазу Лед-X, образующуюся при более высоких давлениях, чем Лед-VII. Образование Льда-X зарегистрировали при давлении 300 тысяч атмосфер, что значительно ниже миллиона атмосфер — такого давления раньше считали порогом образования Лед-X.
Авторы исследования полагают, что обнаружить Лед-VIIt на поверхности Земли крайне сложно, но эта форма может находиться внутри земной коры и верхней мантии. Кроме того, Лед-VIIt возможно существует на других планетах с обильным количеством воды и их крупных спутниках за пределами Солнечной системы.