Des chercheurs ont créé une nouvelle forme de glace avec une densité très similaire à celle de l’eau, selon une étude publiée jeudi dans Science. En secouant un pot de glace et de boules de métal à des températures extrêmement froides, l’équipe a créé une glace poudreuse blanche avec des propriétés différentes de celles de tout type connu auparavant.
La nouvelle glace a une structure amorphe – au lieu que ses molécules forment un motif cristallin ordonné et ordonné, comme la glace que vous pourriez faire dans votre cuisine, ses molécules sont désorganisées, comme celles de l’eau liquide.
« Il pourrait s’agir d’eau liquide gelée dans le temps », a déclaré Martin Chaplin, qui étudie la structure de l’eau à la London South Bank University et n’a pas contribué à l’article, à Jonathan O’Callaghan de Nature News. « Cela pourrait être très important. »
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En raison de son omniprésence sur Terre, l’eau peut sembler être un fluide ordinaire. Mais il a des propriétés inhabituelles. Par exemple, à mesure que l’eau se refroidit, sa densité culmine à quatre degrés Celsius et elle devient moins dense à mesure que sa température continue de baisser, ce qui explique pourquoi les glaçons flottent dans un verre d’eau. Mais c’est inhabituel – la plupart des liquides deviennent plus denses à mesure qu’ils refroidissent, selon Emily Conover de Science News.
Researchers at @UCLChemistry @uclmaps and @Cambridge_Uni have discovered a new type of ice that more closely resembles liquid water than any other known ices and may change our understanding of water and its anomalies. A thread🧵 1/6 https://t.co/yGw8C9L2t3 pic.twitter.com/k0uTYq1jXu
— UCL News (@uclnews) February 3, 2023
Dans des conditions normales, les molécules d’eau se connectent sous des formes hexagonales lorsqu’elles gèlent. Les scientifiques ont découvert 20 formes cristallines de glace d’eau, selon Kenneth Chang du New York Times.
Les chercheurs n’ont pas entrepris de fabriquer un nouveau type de glace. Dans l’étude, ils ont placé des billes de glace et d’acier ordinaires dans un bocal et les ont refroidies à moins 200 degrés Celsius, secouant le récipient environ 20 fois par seconde, juste par pure curiosité.
« C’était l’une de ces expériences du vendredi après-midi où il suffit de le faire et de voir ce qui se passe », a déclaré Christoph Salzmann, physico-chimiste à l’University College London et co-auteur de l’article, à Leah Crane du New Scientist. « Naïvement, on pourrait penser que rien ne se passerait, on se contenterait de briser la glace en petits morceaux. Mais à notre grande surprise, quelque chose s’est passé. »
Une « force de cisaillement » des billes métalliques a transformé la glace en une poudre blanche, a déclaré Salzmann à Nature News. L’équipe a tiré des rayons X sur la poudre pour évaluer la disposition de ses molécules. Au fur et à mesure que les rayons X se dispersaient, les chercheurs ont découvert que la glace n’avait aucune structure organisée. Une simulation informatique a démontré comment des couches de glace glissant au hasard pouvaient rendre la structure amorphe, selon Science News.
Dans des circonstances plus inhabituelles, les scientifiques ont créé deux autres formes de glace amorphe. Dans les années 1930, les chercheurs ont condensé de la vapeur d’eau sur une surface métallique refroidie à moins 110 degrés Celsius, formant de la glace amorphe avec une densité inférieure à celle de l’eau, selon un communiqué. La compression de la glace ordinaire à des températures extrêmement froides a créé la première glace amorphe avec une densité plus élevée que l’eau dans les années 1980.
Mais la nouvelle glace est différente: elle a une densité de 1,06 gramme par centimètre cube, ce qui est très similaire à 1 gramme par centimètre cube de l’eau, selon Stephanie Pappas de Live Science. Les chercheurs l’appellent glace amorphe de densité moyenne, ou MDA.
Ces propriétés font penser aux scientifiques que MDA pourrait être une phase vitreuse de l’eau. Les verres sont créés lorsqu’un liquide fondu refroidit très rapidement, avant que ses molécules ne puissent s’organiser proprement, selon Rahul Rao d’Inverse. Sur de longues échelles de temps, le verre a des propriétés liquides, selon New Scientist.
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D’autres chercheurs ne sont pas convaincus que la MDA est très similaire à la forme liquide de l’eau. Thomas Loerting, physico-chimiste à l’Université d’Innsbruck en Autriche qui n’a pas contribué à l’article, a déclaré à Science News qu’il pensait que la nouvelle glace était plutôt « étroitement liée à de très petits cristaux de glace déformés ».
D’autres recherches seront nécessaires pour mieux comprendre à quel point cette glace ressemble à de l’eau liquide. Les chercheurs pensent que son étude pourrait nous aider à mieux comprendre les lunes d’autres planètes, qui pourraient avoir de la glace amorphe à leur surface, selon Nature News.
« La grande question est, qu’est-ce que c’est que ce truc? » Salzmann dit à New Scientist. « Je suis convaincu que si nous pouvons comprendre ce qu’est ce MDA, alors nous comprendrons beaucoup mieux l’eau liquide. »
