Обычный лёд при очень низкой температуре и высоком давлении не тает, а превращается в другое твёрдое вещество — такое же бесформенное (аморфное), но гораздо плотнее. Долгое время никто не мог понять, что именно происходит в тот момент, когда рыхлый лёд начинает становиться плотным.
В новой работе физики построили компьютерную модель и впервые чётко увидели границу между этими двумя состояниями. Между ними оказалась тонкая, как лезвие, прослойка — всего в несколько молекул толщиной. Её строение напоминает третий, «средний» лёд (MDA), но сама прослойка не растёт и не превращается в отдельный кусок. Она остаётся на месте, как шов между двумя тканями.
Разглядеть такие детали помогла нейросеть, обученная различать сорта льда по взаимному расположению молекул воды. Она показала, что главную роль играет не просто расстояние между молекулами, а то, как они повёрнуты друг к другу — то есть узор из водородных связей. Именно этот узор меняется при переходе от рыхлой упаковки к плотной.
Такая память — не просто курьёз. Она говорит о том, что переход между состояниями льда похож на движение с трением, а не на чистый упругий скачок. Возможно, похожие эффекты прячутся и в других аморфных материалах — от стёкол до гелей. А значит, понимание того, как лёд помнит давление, поможет лучше управлять свойствами самых разных некристаллических веществ.
Аморфный лёд — основная форма воды в космосе. Из него, скорее всего, состоят ледяные зёрна в межзвёздных облаках и на поверхности комет.
В рассказе Курта Воннегута «Ледяной-9» вымышленная форма льда замораживает весь мир. Реальная прослойка между аморфными льдами не так опасна, но тоже способна удивлять своей стойкостью.