Эксперименты проводились в Европейском рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) с использованием алмазных наковален, способных создавать давление до 2 гигапаскалей. При сверхбыстром сжатии в течение 10 миллисекунд вода переходила в новую кристаллическую фазу, минуя ожидаемое образование льда VI.
Быстрое сжатие позволяет воде оставаться жидкой до более высоких давлений, где она должна была бы кристаллизоваться в лед VI.
Ультракороткие рентгеновские импульсы XFEL позволили зафиксировать момент образования новой структуры с тетрагональной решеткой.
Лед XXI является метастабильным - он может сохранять свою структуру некоторое время даже в условиях, где другие фазы были бы более стабильны. Это свойство особенно важно для понимания состава ледяных лун в Солнечной системе, таких как Титан и Ганимед, где могут существовать подобные экзотические формы льда.
Открытие не только расширяет знания о фазовых переходах воды, но и открывает новые возможности для изучения экзопланет и ледяных тел Солнечной системы. Исследователи планируют продолжить изучение свойств льда XXI и поиск других неизвестных фаз воды в экстремальных условиях.
