Забудьте все, що ви знали про лід. Той, що хрумтить у вашій склянці з напоєм або скрипить під ногами взимку – це лише верхівка айсберга, чи то пак, верхівка айсберга можливих станів води. Насправді, вода – це дивовижна субстанція, яка навіть у звичних земних умовах поводить себе вкрай нетипово: густина льоду менша за густину рідкої води, її поверхневий натяг зашкалює, а температура кипіння аномально висока, як для її молекулярної маси. Але коли мова заходить про екстремальні тиски та температури, які панують у надрах далеких планет, вода починає творити справжні чудеса. Одне з таких чудес – суперіонний лід. Повідомляє T4 з посиланням на sciencealert.com. Суперіонний лід: не твердий, не рідкий, а щось більше Уявіть собі матеріал, який одночасно є твердим, як скеля, і рідким, як вода. Звучить, як наукова фантастика, чи не так? А ось і ні! Це суперіонний лід – унікальний стан речовини, вперше теоретично передбачений ще у 1980-х роках, а експериментально відтворений у лабораторії лише у 2018 році. У ньому атоми кисню утворюють жорстку, кристалічну ґратку, немов у твердому тілі, тоді як іони водню вільно переміщуються крізь неї, поводячись більше як електрони або частинки в рідині. Тут є нюанс: іони водню не просто “плавають”, вони активно забезпечують надзвичайно високу електричну провідність цього “льоду”. Саме ця дивовижна провідність може бути ключем до розгадки однієї з найбільших космічних таємниць: чому магнітні поля крижаних гігантів, таких як Уран і Нептун, такі дивні, асиметричні та багатополюсні? Фото: sciencealert.com Глибокі таємниці: як новий лід змінює наше розуміння планет Нещодавно, команда фізиків на чолі з Алексісом Форестьє з Комісії з альтернативних видів енергії та атомної енергії Франції продемонструвала нову, ще більш екзотичну форму суперіонного льоду. Вони затиснули крихітні зразки води між кінчиками алмазів, створюючи тиск до 230 гігапаскалів (ГПа) – це у 2,3 мільйона разів більше, ніж атмосферний тиск на рівні моря. Для порівняння, у центрі Землі тиск становить близько 360 ГПа. Одночасно з цим, лазери розігрівали зразки до неймовірних температур – понад 2630 Кельвінів, що дорівнює 2357 градусам Цельсія! За таких температур вода мала б перетворитися на газ, а то й взагалі розпастися на атоми кисню та водню. Але за колосального тиску цього не відбувається. Замість цього, використовуючи вузький промінь синхротронного рентгенівського випромінювання, вчені виявили, що вода перейшла у новий стан – гексагональну щільноупаковану (hcp) структуру льоду, яка раніше була лише передбачена теоретично. Ця hcp-структура відрізняється від раніше ідентифікованої гранецентрованої кубічної (fcc) форми тим, як саме розташовані атоми кисню в кристалічній ґратці. Уявіть, що ви щільно пакуєте кульки шарами – hcp-лід має іншу послідовність цих шарів. Дослідження показали, що за умов тиску понад 200 ГПа hcp-структура стає домінуючою, тоді як fcc-форма майже зникає. І ось що цікаво: у січні 2026 року з’явилися дослідження, які показали, що суперіонна вода може мати одночасно кілька атомних структур пакування (зокрема, об’ємно-центровану кубічну (BCC), гранецентровану кубічну (FCC) та гексагональну щільноупаковану (HCP)) за однакових умов. Це свідчить про те, що межі фазових переходів у таких екстремальних середовищах можуть бути значно “розмитішими”, ніж ми уявляли. Хоча різниця між hcp та fcc-льодом може здатися незначною, вона має величезне значення для наших моделей внутрішньої будови та процесів крижаних планет. Якщо ці дві форми льоду проводять електрику по-різному, це може докорінно змінити наше розуміння формування їхніх магнітних полів. Не тільки на Урані: сюрпризи суперіонного льоду на Землі та за її межами Ви могли подумати, що суперіонний лід – це виключно космічна екзотика, але це не зовсім так. Навіть на Землі він може відігравати неочікувану роль. У серпні 2025 року дослідження показали, що суперіонний лід може утворюватися в холодних субдукційних плитах Землі, при тиску лише близько 9.5 ГПа. Це значно нижчий тиск, ніж очікувалося раніше. Це відкриття може впливати на процеси в глибоких шарах Землі, змінюючи, наприклад, механізми руху тепла та електрики, а також потенційно сприяти глибоким землетрусам. Хто б міг подумати, що щось настільки далеке, як “лід при 2000°C”, може мати стосунок до нашої планети? І це ще не все. Комп’ютерні симуляції, опубліковані у квітні 2026 року, припускають, що не лише вода, а й інші поширені у космосі молекули, як-от гідрид вуглецю (CH₄, метан), також можуть набувати незвичайного квазі-одновимірного суперіонного стану в надрах Урана та Нептуна. Це також може впливати на потік тепла та електрики всередині цих планет, роблячи їхні надра ще складнішими та цікавішими для вивчення. З огляду на величезну кількість води, метану та інших гідридів на крижаних гігантах, суперіонні форми цих речовин можуть бути найпоширенішими станами води та водомістких сполук у Сонячній системі. Уявіть собі! FAQ – Відповіді на ваші питання про суперіонний лід Що таке суперіонний лід? Суперіонний лід – це екзотичний стан води, що поєднує властивості твердого тіла та рідини. Його атоми кисню утворюють нерухому кристалічну ґратку, тоді як іони водню вільно переміщуються всередині неї, надаючи матеріалу високу електричну провідність. Де можна знайти суперіонний лід? Вважається, що суперіонний лід є основним компонентом мантії таких планет-гігантів, як Уран і Нептун, де панують екстремальні тиски та температури. Також існують припущення, що він може утворюватися в глибоких шарах Землі, зокрема в субдукційних зонах. Чому суперіонний лід такий важливий для науки? Вивчення суперіонного льоду допомагає вченим краще зрозуміти внутрішню будову планет, механізми генерації їхніх магнітних полів, а також процеси, що відбуваються в глибоких шарах Землі, включаючи можливий вплив на тектонічну активність. Які умови потрібні для створення суперіонного льоду? Для утворення суперіонного льоду потрібні екстремальні умови – тиск у сотні тисяч або навіть мільйони атмосфер (від 9,5 ГПа і вище) та температури в тисячі градусів Цельсія. Отже, вода продовжує нас дивувати, відкриваючи дедалі більше своїх незвичайних станів під екстремальним тиском і температурою. Кожне таке відкриття – це не просто черговий факт, а вікно в нові світи, що дозволяє зазирнути в таємниці формування та еволюції планет. Хтозна, які ще форми води чекають на своє відкриття? Це чергове підтвердження того, наскільки складним і дивовижним може бути навіть найпоширеніший елемент у Всесвіті.The post Фізики знайшли нову форму льоду, що існує при понад 2000 °C first appeared on T4 - сучасні технології та наука.

Лід, який не тане при температурі понад 2000 °C, звучить як фізичний жарт. Але саме таку екзотичну форму води вдалося отримати в лабораторії — щоправда, за тиску, який складно навіть уявити. Дослідники під керівництвом фізика Алексіса Форестьє з французької Комісії з атомної енергії та альтернативних джерел енергії стискали крихітні зразки води між алмазами. Тиск сягав 230 гігапаскалів, тобто приблизно 2,3 мільйона атмосфер, а лазери нагрівали матеріал до 2630 K, або близько 2357 °C. Висновки були опубліковані в журналі Physical Review Letters. За таких умов звичайна вода давно мала б перетворитися на газ. Але величезний тиск не дозволяє молекулам розлетітися. Натомість вода переходить у надзвичайно дивні форми. Лід, який поводиться не зовсім як лід Однією з таких форм є суперіонний лід. Його атоми кисню залишаються на своїх місцях, формуючи кристалічну структуру, тоді як ядра водню можуть вільно переміщатися крізь неї — майже як рідина всередині твердого матеріалу. Тепер науковці отримали переконливі докази ще однієї конфігурації — гексагонального щільноупакованого льоду (hcp). Раніше його існування передбачали теоретично, але експериментально однозначно зафіксувати його не вдавалося. За температури близько 1700 K нова структура, схоже, переходить у суперіонний стан. А за ще вищих температур і тисків вона поступово витісняє іншу відому форму суперіонного льоду. До чого тут далекі планети Найцікавіше починається за межами лабораторії. Подібні екстремальні умови можуть існувати глибоко всередині Урана та Нептуна. Вчені припускають, що суперіонний лід відіграє важливу роль у формуванні дивних магнітних полів цих планет. Якщо hcp-форма проводить електрику інакше, ніж уже відомий різновид льоду, це може змінити наші уявлення про те, як усередині крижаних гігантів переміщуються речовина та електричні заряди. Втім, говорити про повну розгадку поки зарано. Дослідники лише починають вивчати властивості нового льоду — зокрема його електропровідність і механічну поведінку. Вода вкотре показала, наскільки дивною може бути звична нам речовина. І, можливо, лід, який існує при температурі понад 2000 °C, допоможе пояснити одну з найбільших загадок далеких планет Сонячної системи.