Вода у твердому агрегатному стані – це набагато складніша речовина, чим ми зазвичай можемо собі уявити. Нещодавно вченим вдалося відтворити в лабораторії одну з незвичайних її версій – так званий пластичний лід VII, що може природно існувати на інших планетах та супутниках Сонячної системи.

Лід у вашому напої та практично всюди на поверхні Землі технічно називають льодом I, однак насправді наукове різноманіття твердої води сягає позначки XIX. Ці «екзотичні» форми криги мають різні кристалічні структури та відповідні властивості, що стають реальними в різних комбінаціях температури та атмосферного тиску. Всупереч вашим можливим очікуванням, пластиковий лід VII не є сьомою формою пластичного льоду, але пластичною версією льоду VII, який можна знайти глибоко під поверхнею Землі, наприклад, у вигляді включень у природних алмазах. На відміну від льоду I з гексагональною кристалічною структурою, лід VII має кубічну структуру. Його пластична версія також має кубічну кристалічну решітку, але, як випливає з її назви, вона є дещо більш гнучкою. Хоча її молекули все ще залишаються «заблокованими» всередині жорсткої кристалічної решітки, вони можуть обертатися на своєму місці. Завдяки цьому пластичний лід VII існує у свого роду гібридному стані на межі рідини та твердої речовини.

У лабораторних умовах пластичний лід VII сформувався за температур у діапазоні від 127 до 327 °C та тиску від 0,1 до 6 ГПа. Для досягнення цього стану дослідники використовували інструмент квазі-еластичної дисперсії нейтронів (Quasi-Elastic Neutron Scattering або QENS) з подальшим детальним аналізом та симуляцією молекулярної динаміки речовини. Вчені також провели вимірювання дифракції нейтронів та рентгенівських променів, аби відстежити, як звичайний лід VII стає пластичним. Виявилося, що за певних умов цей перехід є безперервним. За словами однієї з авторок дослідження Лівії Елеоноре Бове, сценарій безперервного переходу між цими станами є дуже цікавим та інтригуючим. Його існування може вказувати на те, що ця пластична форма льоду VII може бути попередником невловимої суперіонної фази. Це надзвичайно екзотична форма води у твердому стані, утворення котрої передбачено за ще вищих температур та тиску, за яких водень може вільно рухатися в межах кисневої кристалічної решітки.

На думку дослідників, пластичний та суперіонний лід могли б існувати на таких планетах, як Уран, Нептун, або на супутнику Юпітера Ганімеді. Вивчення цих дивовижних субстанцій наблизило б людство до розуміння динаміки цих позаземних світів та розвитку інструментів для їхнього подальшого дослідження.