Лёд, сжатый как в недрах Нептуна, неожиданно стал менее упорядоченным

Физики из Университета Невады в Лас-Вегасе (UNLV) сжали лёд в алмазной наковальне до 230 гигапаскалей и впервые увидели в опыте, как его кубическая решётка теряет симметрию — такие давления бывают в недрах Урана и Нептуна

Долго считалось, что под давлением вещество выбирает простые плотные решётки, но опыты всё чаще показывают обратное. У воды известно и предсказано больше 20 форм льда. При сжатии до 50 гигапаскалей лёд переходит в форму лёд-X с простой кубической решёткой. Компьютерные модели давно предсказывали, что при ещё большем давлении она перестроится в менее симметричную структуру, но в опыте этого не видели.

Команда физика Ашкана Саламата из лаборатории экстремальных условий UNLV сжимала воду в алмазной наковальне — между остриями двух алмазов — при комнатной температуре и изучала её строение рентгеновскими лучами на синхротроне Аргоннской национальной лаборатории. До 222 гигапаскалей лёд оставался кубическим. Затем на рентгенограмме появилось второе кольцо, а при 230 гигапаскалях, в 2,3 миллиона раз выше атмосферного давления, колец стало два. Это признак перестройки решётки, а не искажения от неравномерного сжатия.

Какой именно стала новая решётка, по рентгеновским данным не определить: подходят два варианта. Расчёты из первых принципов говорят в пользу того, что предсказывали ещё ранние модели.

Такие давления бывают в недрах ледяных гигантов Урана и Нептуна, которые в основном состоят из воды, аммиака и метана. «Вода за пределами земных условий ведёт себя сложнее, чем мы когда-либо представляли», — говорит Саламат. Работа задаёт верхнюю границу существования льда-X и поможет точнее описать недра таких планет. Какой именно стала новая решётка, по рентгеновским данным не определить: подходят два варианта. Расчёты из первых принципов говорят в пользу того, что предсказывали ещё ранние модели.

Ранее по теме: Лазер превратил пластик, из которого делают бутылки, в наноалмазы

Источник: University of Nevada, Las Vegas (UNLV)