Водяной лёд утратил кубическую симметрию при давлении выше 222 ГПа
Водяной лёд при сжатии 222±12 ГПа перестаёт быть кубическим. Такой вывод сделала группа физиков во главе с Эшканом Саламатом из Университета Невады, кампус в Лас-Вегасе; статья вышла в Communications Chemistry. Об этом пишет сайт Science XXI.
Вода известна более чем двадцатью видами льда. Они возникают при различных комбинациях температуры и давления. Среди них выделяется лёд-X: он существует при давлениях, которых нет в земной мантии, и встречается внутри Урана и Нептуна. Кислородные атомы в такой решётке стоят ровно между атомами водорода, из-за чего кубическая структура выглядит симметричной.
Чтобы проверить поведение вещества при ещё большем сжатии, образец поместили в алмазную наковальню. Давление подняли до 35 млн фунтов на кв. дюйм — выше того, что нужно для появления льда-X, и примерно так, как в недрах Урана и Нептуна. Структуру изучали методами спектроскопии и рентгеновского излучения.
На отметке 222±12 ГПа, превышающей атмосферное давление Земли более чем в два миллиона раз, лёд не стал симметричнее. Напротив, кубическая форма исчезла. Авторы называют это верхним пределом устойчивости льда-X и началом нового режима структурной сложности воды под высоким давлением.
Измерения совпали с теорией: уравнение состояния льда-X и параметры кристаллической ячейки соответствуют расчётам. Саламат заметил, что его удивляет поведение воды при давлении, и добавил: лабораторные опыты помогают воспроизводить химический состав, температуру и давление далёких планет. В ледяной мантии Урана давление может достигать 700 ГПа. Понимание процессов в Солнечной системе и наблюдаемой Вселенной учёный назвал критически важным для познавательных устремлений человечества.
