برای اولین بار: مشاهده نوعی زیاد نادر از یخ که فقط در فضا می‌تواند شکل بگیرد_مستطیل زرد

دانشمندان برای نخستین بار توانستند نوعی فاز هیبرید از آب را به‌طور تجربی مشاهده کنند که به‌گفتن «یخ پلاستیک نوع VII» شناخته می‌بشود. این نوع یخ، شکلی نادر و غیرمعمول از آب است که تا بحال فقط در فرضیه‌ها پیش‌بینی شده می بود. احتمالا این نام در نگاه اول شگفت به نظر برسد، اما این یخ نادر امکان پذیر در اقیانوس‌های سیارات دوردست وجود داشته باشد.

یخ پلاستیک VII (هفت) در شرایطی کاملاً متفاوت از آنچه در زمین توانایی می‌کنیم، شکل می‌گیرد. این فاز فقط وقتی تشکیل می‌بشود که دما و سختی به حدی بالا بروند که مولکول‌های آب در ساختاری تازه و نامعمول قرار گیرند. پژوهشگران برای بازدید این اتفاق، آب را تا ۶ گیگاپاسکال تحت‌سختی قرار دادند و تا ۳۲۷ درجه‌ی سانتی‌گراد گرم کردند. پژوهشگران در این آزمایش که در مؤسسه‌ی لولانژون در فرانسه انجام شد، تغییرات ساختاری یخ VII را با ابزارهای پیشرفته تحت‌نظر قرار دادند.

بازدید‌های دقیق نشان داد که یخ VII دارای ساختاری مکعبی است، اما برخلاف تصورات اولیه، اتم‌های هیدروژن در آن نظم مشخصی ندارند. یکی از سوال‌های کلیدی این می بود که در حالت «ذوب» برای این یخ چه اتفاقی می‌افتد؟ برخی پژوهشگران این نظریه را نقل کرده بودند که مولکول‌های آب ثابت می‌همانند و فقط اتم‌های هیدروژن درون ساختارشان حرکت می‌کنند. اما برای اثبات، به ابزاری نیاز می بود که بتواند حرکات زیاد ریز اتم‌ها را آشکار کند.

آزمایش پژوهشگران، مدلی را که ۱۷ سال پیش اراعه شده می بود، قبول کرد: اتم‌های هیدروژن درون یخ نوع VII در سطح میکروسکوپی می‌چرخند. اما برخلاف انتظارات اولیه، به‌طور آزادانه حرکت نمی‌کردند، بلکه الگوی چرخش آن‌ها مرحله‌ای و پلکانی می بود.

پژوهشگران اتفاق‌ی مشاهده‌شده را به تغییرات پیوندهای هیدروژنی بین مولکول‌های آب نسبت خواهند داد. وقتی که این پیوندها شکسته و مجدد برقرار خواهد شد، حرکت هیدروژن‌ها نیز تحت‌تأثیر قرار می‌گیرد. رسینیو توضیح می‌دهد: «نتایج نشان داد که حرکت مولکولی در یخ پلاستیک نوع VII با آنچه انتظار داشتیم، متفاوت است.»

یقیناً، یافته‌ها فقط به بازدید خواص آب در شرایط خاص محدود نمی‌بشود، بلکه امکان پذیر به فهمیدن تاریخچه‌ی برخی سیارات و اقمار یخی نیز پشتیبانی کند. پژوهشگران گمان خواهند داد که سیاراتی همانند نپتون یا قمر اروپای مشتری در قبل از این نوع یخ برخوردار بوده باشند. آزمایش‌های انجام‌شده در زمین می‌توانند نقش مهمی را در رمزگشایی تغیرات دنیاهای دوردست ایفا کنند.

اما سوال فرد دیگر که ذهن دانشمندان را مشغول کرده، نحوه‌ی تحول فاز آب به یخ پلاستیک نوع VII است. آیا این گذار به‌مرور زمان رخ می‌دهد، یا ناگهانی و جهشی است؟ مدل‌های نظری در تلاش می باشند تا به این سوال جواب دهند.

لیویا بووه، فیزیکدان از دانشگاه ساپینزا رم، این گمان را نقل می‌کند که فاز پلاستیک امکان پذیر مقدمه‌ای برای فاز فرایونی باشد؛ حالتی نظری از آب که در سختی و دمای زیاد بالاتر اتفاق می‌افتد و در آن، هیدروژن‌ها می‌توانند آزادانه در ساختار بلوری اکسیژن حرکت کنند. او می‌گوید: «سناریوی گذار مدام زیاد شوق‌انگیز است، چون گمان می‌رود که فاز پلاستیک در همان مرحله‌ی ابتدایی شکل‌گیری فاز فرایونی باشد.»

یافته‌های دانشمندان نه‌تنها فهمیدن ما را از حرکت آب در شرایط فراعادی گسترش می‌دهد، بلکه می‌تواند به بازدید ترکیبات اعماق سیارات دوردست و یافتن شرایطی که امکان شکل‌گیری این ساختارهای غیرمعمول را فراهم کرده‌اند، پشتیبانی کند.

یافته‌های پژوهش در نشریه نیچر انتشار شده است.