Ученые из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса впервые сумели воспроизвести и сделать замеры экстремальной формы водяного льда. Он получил название «лед-8» или «суперионный лед», так как проводящий поток здесь образован ионами вместо электронов. Этот лед образуется при давлении в 3 гигапаскаля и имеет температуру до 2750 градусов Цельсия – всего вдвое меньше, чем на раскаленной поверхности нашего Солнца.
Лед, как агрегатное состояние воды, только на поверхности Земли может ассоциироваться с холодом. В остальной Вселенной он куда больше зависит от давления — например, в вакууме космоса вода мгновенно испаряется, и это при температуре -270 °C. Потому что давление равно нулю и вещество расширяется очень быстро, хотя потом все равно десублимизируется в кристаллики льда. А если давление очень большое, то вода так и не станет паром.
Получение самого льда-8 особых вопросов не вызывало, как и проведение простых замеров, но ученые захотели «увидеть» кристаллическую структуру вещества и доказать, что это твердый лед, а не сверхвязкая жидкость. Для этого тонкий слой воды поместили между алмазными наковальнями и при помощи шести сверхмощных лазеров запустили серию ударных волн. В итоге исследователям удалось создать давление 100-400 гигапаскалей при температуре цели 1600-2750 °C.
Такие условия длятся всего несколько наносекунд, поэтому был заранее подготовлен плазменный удар, который породил рентгеновскую вспышку – отражения лучей от кристаллов льда на рентгенограмме и стали доказательством наличия упорядоченной структуры льда-8. Условия его существования и особые свойства могут помочь ученым понять некоторые аномалии планет Нептун и Уран, магнитные поля которых ведут себя иначе, чем на Земле. Не исключено, что вместо твердой мантии эти планеты имеют поверхность, покрытую горячим льдом.