Благодаря множеству различных способов расположения атомов внутри материала, лед может существовать в гораздо большем количестве форм, чем то, что известно как лед I, тип, с которым мы все знакомы.
Ученые уже классифицировали 18 различных типов льда, каждый со своей уникальной кристаллической структурой, и теперь добавили еще один, названный ice (лед) XIX.
Лед I — это лед, который мы видим, образующийся во льду и снеге здесь, на Земле, и он стоит отдельно как единственный тип льда, который вы найдете на поверхности нашей планеты, за исключением исследовательских лабораторий.
Было обнаружено, что другие формы, такие как лед VI и VII, развивались глубоко в мантии Земли, запертые внутри алмазов, которые медленно выталкивались вверх с течением времени, в то время как другие типы могут быть найдены на других планетах.
Эти различные типы льда формируются в ответ на различные давления и температуры, которые формируют способ расположения атомов кислорода и водорода и молекул воды внутри них. Ученые из Австрийского университета Инсбрука экспериментировали с этим процессом в течение многих лет, внося изменения в процесс производства льда VI, который обычно образуется под высоким давлением, чтобы увидеть, что произойдет.
Замедляя процесс охлаждения и увеличивая давление еще больше, ученые совершили прорыв несколько лет назад. Этот метод привел к образованию другого типа льда, который отличался другим расположением атомов водорода.
«В то время мы нашли четкие доказательства того, что это новый упорядоченный вариант, но нам не удалось выяснить кристаллическую структуру”, — объясняет автор исследования Томас Лоэртинг.
Он и его коллеги продолжили изучение этой новой формы льда, получившей название «лед XIX», и теперь им удалось подтвердить ее кристаллическую структуру с помощью метода, называемого дифракцией нейтронов.
Команда ученых сравнивает это с поиском иголки в стоге сена, когда приходится перебирать тысячи кандидатов, прежде чем наткнуться на правильную кристаллическую структуру, что было подтверждено другой исследовательской группой в Японии в отдельных экспериментах.
Было обнаружено, что лед XIX имеет некоторые поразительные сходства с XV, причем кислородная решетка оказалась такой же, хотя атомы водорода были расположены по-разному. По мнению исследователей, это делает лед XV и лед XIX первой родственной парой в физике льда.
«Это также означает, что теперь впервые можно будет реализовать переход между двумя упорядоченными формами льда в экспериментах», — говорит Томас Лоэртинг.
Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.