Ученые Аргоннской национальной лаборатории в США воспроизвели необычную форму темного льда, существующую в центре таких планет, как Уран и Нептун. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Physics.
Известно, что суперионный лед образуется при чрезвычайно высоких температурах и давлениях, например, глубоко внутри планет, относящихся к ледяным гигантам. Из-за таких экстремальных условий получить экзотический лед в лаборатории очень сложно, и раньше его удавалось воссоздать лишь на долю секунды при прохождении ударной волны через каплю воды. Однако в новой работе ученые нашли способ создавать и поддерживать горячий суперионный лед в течение долгого времени, чтобы исследовать его.
Для этой цели исследователи использовали APS — источник синхротронного излучения в Аргоннской лаборатории. Этот ускоритель разгоняет электроны до скоростей, близких к скорости света, чтобы генерировать пучки рентгеновских лучей. С помощью рентгеновских лучей им удалось определить расположение атомов внутри образца льда, сжимаемого между двумя алмазными наковальнями и нагреваемого до экстремальных температур.
Хотя ученые-теоретики предсказывали фазу суперионного льда, большинство моделей полагали, что она не появляется при давлении 50 гигапаскалей. В эксперименте фаза была достигнута при 20 гигапаскалей. Оказалось, что в этом состоянии лед становится менее плотным, но значительно темнее, поскольку иначе взаимодействует со светом. Полный спектр химических и физических свойств суперионного льда еще предстоит изучить.