Komunitas ilmiah baru-baru ini mencatat terobosan signifikan dalam memahami sifat fundamental air: penemuan bentuk es yang kedua puluh satu, yang diberi nama Es XXI. Penemuan ini, yang dipublikasikan dalam jurnal bergengsi «Nature Materials», secara fundamental mengubah pemahaman yang ada mengenai bagaimana molekul H2O dapat tersusun dalam keadaan padat, terutama ketika batas-batas standar suhu dan tekanan dilanggar. Es XXI adalah fase metastabil yang memiliki struktur kristal tetragonal, dan uniknya, ia berhasil muncul pada suhu kamar, meskipun hanya di bawah pengaruh kompresi yang sangat besar.
Penelitian penting ini dilaksanakan di fasilitas canggih seperti European XFEL dan sumber foton PETRA III yang berlokasi di pusat penelitian Jerman, termasuk para ahli dari DESY. Peran kunci dalam eksperimen ini dimainkan oleh para ilmuwan dari Korean Research Institute of Standards and Science (KRISS). Inti dari percobaan ini melibatkan manipulasi sampel air dengan kecepatan yang belum pernah terjadi sebelumnya: air dikompresi hingga mencapai tekanan 2 gigapascals (setara dengan sekitar 20.000 atmosfer) hanya dalam waktu 10 milidetik. Untuk mencapai hal ini, sel landasan berlian (diamond anvil cell) digunakan. Proses ini diulang ribuan kali, dan perubahan molekuler dicatat dengan frekuensi satu juta bidikan per detik, memungkinkan pelacakan proses kristalisasi secara rinci.
Struktur Es XXI ini berbeda secara mencolok dari dua puluh modifikasi es yang sudah dikenal oleh sains. Kisi tetragonalnya dicirikan oleh adanya sel elementer yang luar biasa besar, yang menurut analisis yang dilakukan pada garis sinar P02.2 PETRA III, mengandung 152 molekul air. Ilmuwan, khususnya Geun Woo Lee dari KRISS, menyoroti bahwa kompresi yang sangat cepat ini memungkinkan air untuk mempertahankan keadaan cairnya pada tekanan di mana seharusnya air sudah bertransisi menjadi Es VI—fase yang diperkirakan ada di lapisan dalam satelit es seperti Titan dan Ganymede.
Meskipun aplikasi praktis langsung dari penemuan ini dalam kehidupan sehari-hari masih terbatas karena kondisi ekstrem pembentukannya, signifikansinya bagi astrofisika tidak dapat dilebih-lebihkan. Memahami perilaku air dalam kondisi rezim tekanan tinggi seperti ini membuka perspektif baru untuk memodelkan struktur internal planet es dan satelitnya. Pengetahuan ini berfungsi sebagai katalis untuk meninjau kembali model-model yang ada, karena setiap fase baru, seperti Es XXI, mencerminkan potensi tersembunyi materi.
Fakta bahwa air, zat yang begitu akrab, menunjukkan variabilitas yang begitu kompleks mengingatkan kita pada potensi tak terbatas dari pengetahuan yang tersembunyi bahkan dalam sistem yang paling sederhana, mendorong para peneliti untuk terus mencari keadaan metastabil suhu tinggi yang belum ditemukan, memperluas batas-batas pemahaman kita tentang materi.