Одна из сложностей планетологии в том, что напрямую исследовать условия в недрах планет обычно невозможно — приходится судить о происходящем внутри по данным сканирования поверхности. Отсюда возникает вопрос: что именно находится в ядре ледяных гигантов, таких как Нептун и Уран в Солнечной системе. Известно, что оно состоит в основном из горных пород и льда, однако какой именно лёд образуется при столь колоссальных давлениях — вопрос непростой. Ответить на него взялась группа под руководством Алексиса Форестье (Alexis Forestier); результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters (с препринтом на ArXiv).
Стоит отметить, что в ядрах таких планет присутствует не только водяной лёд, тогда как данное исследование посвящено именно ему. Чтобы довести воду до давлений, которые она испытывала бы под действием гравитации ледяного гиганта, использовали алмазную наковальню, а наблюдать за изменениями образца позволяла синхротронная рентгеновская дифракция.
Фазовая диаграмма воды включает множество состояний помимо привычного нам «льда»: при давлениях выше примерно 80 ГПа образуется лёд X с объёмноцентрированной кубической (ОЦК) подрешёткой кислорода. Затем были открыты гранецентрированная кубическая (ГЦК), а теперь и гексагональная плотноупакованная (ГПУ) фазы льда — все они различаются упаковкой кислородной подрешётки.
Помимо экстремального давления, потребовалось поднять и температуру — для этого применили функцию лазерного нагрева в алмазной наковальне. При температуре около 2000 K и давлении свыше 200 ГПа обнаружилась ГПУ-фаза, а при промежуточных давлениях — смешанная фаза ГЦК-ГПУ.
Хотя работа не даёт немедленных ответов на вопросы об упомянутых ледяных гигантах, она предоставляет планетологам ещё одну подсказку для будущих исследований и глубже раскрывает это удивительное состояние воды, которое само по себе образует целую «галактику» фаз.
