Des scientifiques créent une nouvelle forme de glace à plus de 2 000 °C

Des chercheurs ont produit et clairement identifié une nouvelle structure cristalline de glace superionique, un état exotique de l’eau qui existerait dans les profondeurs des planètes géantes de glace. Les échantillons microscopiques ont été soumis à des pressions atteignant 230 gigapascals, soit environ 2,3 millions de fois la pression atmosphérique au niveau de la mer, et à des températures allant jusqu’à 2 630 kelvins, soit environ 2 357 °C.

La glace superionique diffère radicalement de l’eau gelée que nous connaissons. Ses atomes d’oxygène forment un réseau cristallin rigide, tandis que les noyaux d’hydrogène circulent librement dans cette structure, comme des particules dans un liquide. Cette combinaison confère au matériau des propriétés à la fois solides et proches de celles d’un liquide.

L’équipe a comprimé de l’eau entre des pointes de diamant, l’a chauffée à l’aide de lasers et a examiné son organisation atomique à l’aide d’un faisceau étroit de rayons X produits par un synchrotron. Au-delà d’environ 200 gigapascals, les atomes d’oxygène ont adopté une structure hexagonale compacte, devenue dominante par rapport à la forme cubique à faces centrées observée auparavant. Les expériences ont également montré que les deux structures peuvent se transformer l’une en l’autre lorsque les conditions changent.

L’eau superionique occuperait de vastes régions à l’intérieur d’Uranus et de Neptune. Comme les différentes structures cristallines peuvent présenter des propriétés électriques et mécaniques distinctes, cette découverte pourrait affiner les modèles décrivant les mouvements de matière et de charges électriques à l’intérieur de ces planètes. Des calculs supplémentaires restent nécessaires pour déterminer comment la phase nouvellement confirmée pourrait contribuer à leurs champs magnétiques aux formes inhabituelles.