La communauté scientifique a enregistré une avancée majeure dans l'étude des propriétés fondamentales de l'eau : la vingt-et-unième forme de glace, désignée sous le nom de Glace XXI, a été découverte. Cette révélation, détaillée dans la revue «Nature Materials», modifie radicalement les conceptions établies sur la manière dont les molécules de H2O peuvent se structurer à l'état solide, en particulier lorsque les cadres standard de température et de pression sont transgressés. La Glace XXI est une phase métastable caractérisée par une structure cristalline tétragonale. Fait remarquable, elle a pu se manifester à température ambiante, mais uniquement sous l'effet d'une compression colossale.
Ces recherches novatrices ont été menées au sein de centres de recherche allemands, notamment en utilisant le laser à rayons X européen XFEL et la source de photons PETRA III, avec la participation d'experts du DESY. Les scientifiques de l'Institut coréen de recherche sur les normes et la science (KRISS) ont joué un rôle central dans cette entreprise. L'essence de l'expérience résidait dans une manipulation ultra-rapide et sans précédent de l'échantillon d'eau : celui-ci a été compressé jusqu'à une pression atteignant 2 gigapascals, ce qui équivaut approximativement à 20 000 atmosphères, le tout en seulement 10 millisecondes. Pour y parvenir, une cellule à enclumes de diamant a été utilisée. Le processus a été réitéré des milliers de fois, et les modifications moléculaires ont été capturées à une cadence d'un million de clichés par seconde, permettant de suivre la cinétique de la cristallisation avec une précision inégalée.
Cette nouvelle structure se distingue nettement des vingt autres modifications de glace déjà recensées par la science. Sa maille tétragonale est caractérisée par des cellules élémentaires d'une taille inhabituellement grande. Selon l'analyse effectuée sur la ligne de faisceau P02.2 de PETRA III, ces cellules contiennent précisément 152 molécules d'eau. Les chercheurs, notamment Geun Woo Lee du KRISS, ont mis en évidence le fait que cette compression extrêmement rapide permet à l'eau de maintenir son état liquide même à des pressions où elle aurait normalement dû se transformer en Glace VI. La Glace VI est une phase dont l'existence est théorisée dans les entrailles des satellites glacés, tels que Titan et Ganymède.
Bien que l'application pratique immédiate de cette découverte dans la vie courante soit restreinte en raison des conditions extrêmes nécessaires à sa formation, son importance pour l'astrophysique est immense. La compréhension du comportement de l'eau dans de tels régimes ouvre des horizons inédits pour la modélisation de la structure interne des planètes et de leurs lunes composées de glace. Cette connaissance agit comme un puissant catalyseur pour la révision des modèles existants, car chaque nouvelle phase, à l'image de la Glace XXI, révèle les potentialités cachées de la matière. Le simple fait de démontrer une variabilité aussi complexe chez l'eau, une substance pourtant si commune, rappelle le potentiel illimité de la connaissance, même au sein des systèmes les plus simples, et encourage les chercheurs à poursuivre la quête d'états métastables à haute température encore inexplorés.