En bref: Des chercheurs de l’University College London (UCL) et de Cambridge ont découvert une nouvelle forme de glace. Il n’est pas créé naturellement sur Terre mais peut exister sur les lunes glacées des géantes gazeuses. Ce n’est que l’un des 23 types de glace H2O que les scientifiques ont découvert et possède des propriétés qui changent fondamentalement notre compréhension de l’état « solide » de l’eau.
Bien que l’eau soit un élément fondamental de la vie et couvre plus de 70 % de la surface de la Terre, elle a de nombreuses propriétés anormales que même la science moderne n’a pas concilié. Par exemple, sous une pression immense, l’eau devient plus facile à comprimer. Cette propriété est inverse de toute autre substance.
« L’eau est le fondement de toute vie », a déclaré Christoph Salzmann, professeur de chimie à l’University College London (UCL). « Notre existence en dépend, nous lançons des missions spatiales à sa recherche, pourtant d’un point de vue scientifique c’est mal compris. »
Après tout, une autre propriété étrange de l’eau est qu’en se refroidissant, elle devient dense. Cette densité accrue fait couler l’eau froide sous ses molécules plus chaudes. Ces deux caractéristiques sont normales. Cependant, l’eau atteint sa densité maximale à seulement 4 degrés centigrades, juste au-dessus du point de congélation. Puis, à mesure qu’il s’approche de 0 ° C et commence à former des cristaux de glace, il devient moins dense et s’élève, c’est pourquoi la glace flotte. Ce trait est unique à l’eau, c’est pourquoi les scientifiques s’intéressent tant à ses formes solides.
L’étude de la phase solide de l’eau a conduit les scientifiques à découvrir plus de 20 types de glace. Il existe 20 formes cristallines et deux types amorphes – haute densité (HDA) et basse densité (LDA). Les scientifiques ont découvert le LDA dans les années 1930 lorsqu’ils ont exposé de la vapeur d’eau à une tôle d’acier refroidie à -100°C. Cinquante ans plus tard, ils ont découvert qu’ils pouvaient créer de l’HDA en comprimant de la glace à près de -200 °C.
Ces deux formes d’eau se trouvent dans l’espace car il n’y a pas assez d’activité thermique pour former de la glace cristalline. Le plus proche qu’ils existent sur Terre est dans la haute atmosphère. L’écart de densité suggère qu’il devrait y avoir un terrain d’entente, mais le consensus scientifique l’a attribué à une autre propriété étrange de l’eau.
« Il y a un énorme écart de densité entre [high-density and low-density amorphous ice]et la sagesse acceptée est qu’il n’y a pas de glace dans cet écart de densité », a déclaré Salzmann.
Cependant, Salzmann, le Dr Alexander Rosu-Finsen et une équipe d’autres scientifiques de l’UCL et de Cambridge créé une nouvelle forme de glace amorphe dans le laboratoire qui réside dans l’espace entre HDA et LDA. Ils l’appellent « glace amorphe de densité moyenne » ou MDA.
Les chercheurs l’ont trouvé un peu accidentellement lorsqu’ils ont soumis de la glace ordinaire à un processus de broyage à billes à -200 ° C juste pour voir ce qui se passerait (ci-dessus). Le résultat a été une toute nouvelle phase H2O qui ressemble plus à de l’eau qu’à de la glace au niveau moléculaire (ci-dessous). La substance poudreuse blanche se déplacera au toucher, comme de l’eau, mais est suffisamment dense pour conserver sa forme, comme de la glace. Il a en fait le même densité comme de l’eau sans être liquide.
Le Dr Rosu-Finsen explique que le procédé de broyage à boulets pulvérisé les cristaux de glace, les transformant en une masse amorphe.
« Nous avons secoué la glace comme des fous pendant longtemps et détruit la structure cristalline », a-t-il déclaré. « Plutôt que de se retrouver avec de plus petits morceaux de glace, nous avons réalisé que nous avions trouvé un tout nouveau genre de chose, avec des propriétés remarquables. »
Le co-auteur de l’étude, le professeur Andrea Sella, a ajouté : « Nous avons montré qu’il est possible de créer ce qui ressemble à une sorte d’eau en stop-motion. C’est une découverte inattendue et assez étonnante. »
L’une des propriétés anormales les plus intéressantes du MDA est que, lorsqu’il «dégèle», il se transforme en glace cristalline – un processus qui libère une quantité « extraordinaire » de chaleur. Les chercheurs émettent l’hypothèse que cela pourrait être la cause des « tremblements de glace » sur la lune Ganymède de Jupiter.
L’équipe a publié son recherche dans le numéro du 2 février de Science. La découverte de MDA conduira sans aucun doute à une étude plus approfondie de cette forme particulière de glace.
