Exotisches Hochdruck-Eis: Forscher haben eine neue Variante des Wassereises entdeckt – Eis-VIIt. Diese Kristallform aus quaderförmig angeordneten Grundeinheiten entsteht bei einem Druck von rund fünf Gigapascal aus einer kubischen Kristallstruktur, wie Hochdruck-Experimente ergaben. Damit könnte diese Variante des Wassereises im oberen Erdmantel vorkommen, aber auch in der Kruste und im Mantel von wasserreichen Exoplaneten, wie die Wissenschaftler berichten.
Wasser ist ein ganz besonderer Stoff, denn sowohl in flüssiger wie in kristalliner Form zeigt dieses Molekül einige Eigenheiten. Dazu gehören neben der Dichteanomalie oder der Fähigkeit zur Eigendissoziation auch die Existenz von inzwischen rund 20 bekannten Wassereisformen. Bei diesen unterschiedet sich die Kristallstruktur je nach Druck und Temperatur erheblich – die Spanne reicht vom normalen hexagonalen Eis der Schneekristalle über quadratische Formen bis zu käfigartigen Strukturen.
Von der kubischen zur tetragonalen Kristallstruktur
Eine weitere Wassereis-Variante haben nun Forscher um Zachary Grande von der University of Nevada in Las Vegas entdeckt. Für ihr Experiment setzten sie eine Wassereisprobe in einer Diamantstempel-Presse einen immer stärkeren Druck aus. In regelmäßigen Abständen wurde die Probe mit einem Laderstrahl vorübergehend geschmolzen, um sie dann wieder unter den gerade herrschenden Druckbedingungen auskristallisieren zu lassen.
Es zeigte sich: Bei einem Druck von rund fünf Gigapascal geht das Wassereis von der schon bekannten, kubischen Kristallform Eis-VII in eine noch unbekannte Kristallstruktur über. Bei dieser tetragonalen Variante Eis-VIIt ordnen sich die Atome des Wassereises vorübergehend zu quaderförmigen Grundeinheiten an. Diese intermediäre Struktur von Wassereis wurde bislang noch nie beobachtet, wie Grande und seine Kollegen berichten.
