Учёные сообщили об экспериментальных признаках перехода твёрдой воды в новую структурную фазу, зафиксированном при давлении выше 222 гигапаскалей — примерно в 2,2 миллиона раз выше атмосферного давления на уровне моря. В рамках эксперимента речь идёт об изменении льда X, плотной фазе, в которой атомы переходят к другой, менее симметричной организации кристаллической решётки.

Для достижения таких давлений образцы воды сжимали между алмазными наковальнями, а изучение структуры проводили с помощью синхротронной рентгеновской дифракции: лучи рассеиваются на упорядоченных атомах, по карте рассеяния восстанавливают особенности кристаллической решётки. Измерения велись при комнатной температуре. До примерно 222 ГПа данные соответствовали льду X, однако позже на дифракционной картине появился дополнительный пик, а при 230 ГПа разделение пиков стало явственно различимым.

Однако объяснить изменение только механическими напряжениями не удаётся: такие напряжения могут расширять пики и искажать картину, но не объясняют появления новых отражений и устойчивого расщепления пиков. Рассчитывалось и проверялось, могла ли причина заключаться в большом перепаде давления внутри образца, но требовалась нереально большая разница давлений.

На данный момент по экспериментальным данным окончательно определить точное строение новой фазы не удаётся. Соответствие наблюдений двум возможным симметриям — орторомбической Pbcm и тетрагональной P42/nnm — продолжает обсуждаться: первый вариант чаще встречается в теоретических расчётах с меньшей энергией, но второй лучше согласуется с полученной дифракционной картиной. Из-за крайне малых размеров образцов и ограничений рентгеновских измерений конкретная структура пока не зафиксирована.

Переход к более плотной и менее симметричной фазе льда X понимается как демонстрация того, что экстремальные давления могут менять не только упаковку атомов в плотной форме, но и симметрию кристаллической решётки. Перестройка расположения атомов кислорода и водорода может влиять на свойства воды при таком сжатии, и по расчётам новая фаза оказывается плотнее исходной.

Полученные данные имеют значение для моделей планет, насыщенных водой. По данным космического аппарата Voyager-2 и расчётам внутреннего строения Урана и Нептуна существует возможность существования в недрах этих планет обширных слоёв воды под давлением, охватывающим диапазон лабораторных экспериментов. Структура льда влияет на плотность, электропроводность и теплопередачу, что важно для понимания планетарной динамики и формирования магнитных полей. При этом отмечается: сохраняется ли обнаруженная низкосимметричная фаза при высоких температурах недр ещё не установлено.