O echipă de cercetători a reușit să demonstreze experimental existența unei forme exotice de gheață, care se formează la presiuni extrem de mari. Această descoperire a avut loc în condiții de presiune de până la 2,3 milioane de ori mai mare decât cea de la nivelul mării și la temperaturi de mii de grade Celsius. Experimentul a fost condus de fizicianul Alexis Forestier, de la Comisariatul pentru Energie Atomică și Energii Alternative din Franța.
Pentru a reproduce mediul extrem, echipa a utilizat cantități infime de apă, supuse unor presiuni de până la 230 de gigapascali. Probele au fost comprimate între vârfurile unor diamante și încălzite cu ajutorul laserelor pentru a atinge temperaturi de 2.630 de kelvini, echivalentul a aproximativ 2.357 de grade Celsius. În aceste condiții, expansiunea apei este oprită de presiunea uriașă, permițând moleculelor să rămână într-o stare extrem de densă.
Structura materialului a fost identificată prin utilizarea unui fascicul de raze X provenit de la un accelerator de particule de tip sincrotron. Rezultatele au confirmat prezența unei structuri de gheață denumită hexagonal close-packed (hcp), o formă care fusese prevăzută teoretic, dar nu fusese identificată fără ambiguitate anterior. Această formă de gheață superionică prezintă un comportament dual, fiind simultan solidă și lichidă, datorită modului în care atomii de oxigen și nucleile de hidrogen interacționează.
În această stare, atomii de oxigen rămân organizați într-o structură cristalină rigidă, în timp ce nucleele de hidrogen se pot deplasa prin structură ca într-un lichid. Cercetătorii au observat că structura hcp devine dominantă pe măsură ce presiunea și temperatura cresc, de la 155 de gigapascali la 219 gigapascali. Această tranziție între diferite faze, precum structurile hcp și fcc, este esențială pentru înțelegerea modului în care materia se comportă în condiții de presiune masivă.
Scopul principal al cercetării este de a înțelege interiorul planetelor Uranus și Neptun, considerate giganți de gheață. Proprietățile acestui tip de materie ar putea explica de ce aceste planete au câmpuri magnetice neobișnuite, care sunt înclinate și nu sunt centrate în același mod ca cele ale Pământului. Studiul se concentrează pe modul în care materia și sarcinile electrice se deplasează în interiorul acestor corpuri cerești masive.
Înțelegerea acestor procese este crucială pentru studiul mecanismelor care generează câmpurile magnetice ale planetelor gigantice de gheață. Oamenii de știință urmează să determine dacă gheața descoperită conduce electricitatea diferit față de alte structuri, ceea ce ar putea modifica modelele actuale despre interiorul planetelor. Această cercetare oferă noi perspective asupra modului în care presiunea și temperatura influențează stările de agregare ale apei în spațiul cosmic.