Пластичный лёд VII был впервые предсказан более 15 лет назад с помощью моделирования методом молекулярной динамики (МД) как фаза воды, которая может существовать при высокой температуре и давлении. «Пластичные фазы — это гибридные состояния, сочетающие свойства твёрдых и жидких тел», — объясняет Ливия Элеонора Бове, директор по исследованиям во Французском национальном центре научных исследований CNRS, доцент Римского университета Ла Сапиенца (Италия) и научный сотрудник EPFL — Федеральной политехнической школы Лозанны (Швейцария). «В пластичном льду молекулы воды образуют жёсткую кубическую решётку, как во льду VII, но демонстрируют пикосекундное вращательное движение, напоминающее движение жидкой воды».
Инструмент ILL's IN5.
Водяной лёд — гораздо более сложное вещество, чем это может показаться. Тот, что содержится в наших напитках или лежит на поверхности земли, технически является «льдом I», но научная перепись доходит до номера XIX. Эти странные виды, казалось бы, одинакового вещества образуются при разном давлении и отличаются кристаллической структурой и свойствами.
Теперь же ученым удалось искусственно создать экзотическую форму, известную как «пластичный лед VII», которая может существовать в естественных условиях только на других планетах, вроде Урана и Нептуна. Вещество имеет жесткую кубическую структуру, но его молекулы вращаются на месте, за счет чего оно приобретает гибридное состояние между твердым телом и жидкостью.
Интересно, что «пластичный лед VII» и «лед VII» — это разные формы. Последний часто создается в лабораториях и может быть найден глубоко под поверхностью Земли. И именно его ученые превратили в гибкий вариант при помощи квазиупругого рассеяния нейтронов (QENS), а также определенных условий: давления от 0,1 до 6 гигапаскалей и температуры от 127 до 327 °C.
Более того, команда провела нейтронные и рентгеновские дифракционные измерения, чтобы внимательно изучить, как именно «лед VII» превращается в «пластичный лед VII». При некоторых обстоятельствах переход казался непрерывным.
«Сценарий непрерывного перехода очень интригует, поскольку намекает на то, что пластичная фаза может быть предшественницей неуловимой суперионной фазы — еще одной гибридной экзотической фазы воды, предсказанной при еще более высоких температурах и давлениях, где водород может свободно диффундировать через кристаллическую структуру кислорода»
Ливия Элеонора Бове
автор-корреспондент исследования
