Les physiciens ont observé la transition d’une phase cubique précédemment connue, la glace VII, à une phase intermédiaire et tétragonale récemment découverte, la glace VIIt, avant de se stabiliser dans une autre phase connue, la glace X.
Diagramme de phase de la glace : les régions ombrées en bleu foncé, vert et rouge désignent respectivement les glaces VII, VIIt et X, et les limites de phase projetées séparant les phases de la glace à haute pression d’après nos travaux sont représentées par des lignes noires pleines ; les limites de phase de la glace X relient la transition mesurée à 30,9 GPa et 300 K au point d’inflexion de la courbe de fusion, qui ont été associées à la transition du fluide moléculaire au fluide ionique ; les lignes pointillées indiquent les courbes de fusion mesurées ; la limite superionique est mise en évidence. Crédit image : Grande et al, doi : 10.1103/PhysRevB.105.104109.
La glace d’eau est comme beaucoup d’autres matériaux en ce sens qu’elle peut former différents matériaux solides en fonction de conditions de température et de pression variables, comme le carbone formant du diamant ou du graphite.
Cependant, l’eau est exceptionnelle dans cet aspect car il existe au moins 20 formes solides de glace connues des scientifiques.
Zach Grande, du département de physique et d’astronomie de l’université du Nevada à Las Vegas, et ses collègues ont mis au point une nouvelle méthode pour mesurer les propriétés de l’eau sous haute pression.
L’échantillon d’eau a d’abord été pressé entre les pointes de deux diamants opposés – se congelant en plusieurs cristaux de glace mélangés.
La glace a ensuite été soumise à une technique de chauffage au laser qui l’a fait fondre temporairement avant qu’elle ne se reforme rapidement en une collection de petits cristaux semblables à de la poudre.
En augmentant progressivement la pression et en la soumettant périodiquement à un rayon laser, les physiciens ont observé la transition de la glace cubique VII à une structure de symétrie tétragonale, la glace VIIt.
Ils ont également démontré que la transition vers la glace X, lorsque l’eau se rigidifie de manière agressive, se produit à des pressions beaucoup plus faibles que ce que l’on pensait auparavant.
Bien qu’il soit peu probable que nous trouvions cette nouvelle phase de glace à la surface de la Terre, elle est probablement un ingrédient commun dans le manteau de la Terre ainsi que dans les grandes lunes et les planètes riches en eau en dehors de notre système solaire.
“Ce travail a démontré que la transformation vers un état ionique se produit à des pressions beaucoup, beaucoup plus basses que ce que l’on pensait auparavant”, a déclaré le Dr Ashkan Salamat, également du département de physique et d’astronomie de l’Université du Nevada à Las Vegas.
“C’est la pièce manquante, et les mesures les plus précises jamais réalisées sur l’eau dans ces conditions”.
“Ce travail recalibre également notre compréhension de la composition des exoplanètes”.
“La glace VIIt pourrait exister en abondance dans la croûte et le manteau supérieur des planètes riches en eau attendues en dehors de notre système solaire, ce qui signifie qu’elles pourraient avoir des conditions habitables pour la vie.”
L’étude a été publiée dans le journal Physical Review B.
