Des chercheurs ont récemment réussi l’exploit de fabriquer de la glace à température ambiante, remettant en question des idées vieux de plus d’un siècle sur le comportement de l’eau. Cette expérience, menée par l’Institut coréen KRISS, a mis au jour une nouvelle forme de glace, baptisée glace XXI, qui pourrait bien nous donner des indices intéressants sur les débuts de la vie dans l’univers.
Une glace à température ambiante : une découverte qui change la donne
Habituellement, l’eau gèle à 0 °C. Mais en exerçant une pression supérieure à deux gigapascals (soit 20 000 fois la pression normale), les chercheurs ont réussi à transformer l’eau en glace sans avoir recours au froid, explique Sciencepost. Ce phénomène s’explique par la réorganisation des liaisons hydrogène sous pression, ce qui permet de créer une structure cristalline stable. La mise au jour de cette vingt-et-unième forme de glace montre bien la richesse et la variété des arrangements que peuvent adopter les molécules d’eau.
Pour parvenir à ce tour de force technique, les scientifiques ont utilisé une cellule à enclumes de diamant dynamique. Cet appareil fait intervenir deux diamants et des actionneurs piézoélectriques pour comprimer un échantillon d’eau en seulement dix millièmes de seconde, limitant ainsi les perturbations mécaniques qui pourraient provoquer une cristallisation prématurée. Un laser à électrons libres européen a ensuite permis d’observer ces transformations à l’échelle microseconde.
La glace XXI : particularités étonnantes et retombées spatiales
La structure cristalline de la glace XXI se distingue par une maille élémentaire rectangulaire et aplatie, nettement plus grande que celles des vingt formes connues auparavant. Ce détail en dit long sur les multiples façons dont les molécules d’eau peuvent s’assembler. Sa densité, qui rappelle celle que l’on trouve dans les couches glacées recouvrant les lunes de Jupiter et Saturne, alimente l’hypothèse qu’elles pourraient même héberger des écosystèmes cachés.
Par ailleurs, l’étude de ces glaces particulières pourrait nous aider à mieux comprendre les réactions chimiques et physiques qui se produisent dans des milieux aussi extrêmes ailleurs dans l’univers, similaires aux écosystèmes polaires. Trente-trois scientifiques venant de cinq pays ont uni leurs forces pour mener à bien ce projet ambitieux, montrant ainsi comment la recherche fondamentale peut contribuer à répondre aux grandes questions sur nos origines et notre place dans le cosmos.
Découverte parallèle : la glace supérionique
En parallèle, des chercheurs américains ont repéré une autre phase intrigante qu’ils nomment Glace XIX. Publiés dans Scientific Reports en octobre 2023, leurs travaux décrivent une structure dans laquelle les atomes d’oxygène s’organisent en un réseau cristallin solide, tandis que les atomes d’hydrogène ionisés circulent librement. Cette particularité confère à cette glace une conductivité comparable à celle des métaux et lui permet de rester solide à des températures extrêmement élevées, parfois même supérieures à celles observées en surface du Soleil.
Sous la direction d’Arianna Gleason, physicienne à l’Université Stanford, l’équipe a bombardé de fines tranches d’eau, prises entre deux diamants, avec des lasers ultra-puissants pour générer des ondes de choc. Les conditions imposées atteignaient deux millions d’atmosphères et 4 700 °C – des extrêmes analysés grâce à la diffraction des rayons X. La présence éventuelle de glaces supérioniques telles que Glace XIX et Glace XVIII au cœur d’Uranus et Neptune pourrait être la clé pour expliquer la complexité de leurs champs magnétiques.
