Південнокорейські вчені вперше зафіксували нову форму води, про яку не було відомо раніше

Південнокорейські вчені з Корейського інституту стандартів і науки (KRISS) вперше зафіксували моментальне утворення абсолютно нового типу криги — Ice XXI, 21‑ї відомої кристалічної фази води. Це відкриття зроблено під час експериментів, у яких воду піддавали тиску понад 2 гігапаскалі (GPa) при кімнатній температурі, спостерігаючи, як вона багаторазово замерзає й розтає за мікросекунди (одну мільйонну частку секунди).

В експерименті застосовували унікальний пристрій динамічне алмазне долото (dDAC) власної розробки KRISS, який дозволяє створювати надвисокий тиск без механічних вібрацій. Завдяки йому дослідники змогли стиснути воду понад 2 GPa, утримуючи її у рідкому стані при температурі близько 25 °C — умови, у яких зазвичай відбувається кристалізація у відомі фази Ice VI або Ice VII. Коли зразок переходив у тверду фазу, утворювалася нова структура — Ice XXI, зафіксована вперше у світі.

Історична хронологія відкриттів льодових фаз від Льоду I до Льоду XX, що охоплює більше століття. Джерело: Корейський науково-дослідний інститут стандартів і науки (KRISS)

Для спостереження за процесом команда KRISS співпрацювала з ученими з Німеччини, Японії, США та Великої Британії, використовуючи Європейський XFEL — найбільший у світі рентгенівський лазер на вільних електронах. Це дозволило вченим побачити послідовність переходів між фазами води з мікросекундною точністю. Усі перехідні процеси відбувалися через проміжну структуру Ice XXI, що підтвердило її статус окремої кристалічної фази.

Аналіз показав, що Ice XXI має надзвичайно велику та складну кристалічну комірку прямокутної форми з двома однаковими основами. Її густина відповідає умовам, характерним для високотискових льодових шарів у надрах супутників Юпітера й Сатурна, таких як Європа чи Енцелад. На думку провідної дослідниці Лі Юн Хі, це відкриття «може пролити світло на процеси, які відбуваються в середині крижаних місяців і створюють умови для потенційного існування життя».

Всередині динамічної алмазної ковадлової комірки, яку використовує дослідницька група KRISS для створення надкомпресованого стану (видно пару алмазних ковадл). Джерело: Корейський науково-дослідний інститут стандартів і науки (KRISS)

Керівник проєкту, доктор Лі Гин У, підкреслив, що поєднання технології dDAC та рентгенівського лазера XFEL дозволило «захопити найкоротші й найскладніші моменти формування нових матеріалів», недосяжні для традиційних методів. Дослідження, опубліковане 10 жовтня 2025 року в журналі Nature Mate­ri­als, відкриває шлях до створення нових матеріалів, що формуються під екстремальними тисками, і має значення не лише для фізики води, а й для планетології та дослідження екзопланетних океанів.