Bilim dünyası, suyun temel özelliklerinin incelenmesinde önemli bir ilerlemeye imza attı: Yirmi birinci buz formu olan ve Buz XXI olarak adlandırılan yeni bir faz keşfedildi. "Nature Materials" dergisinde yayımlanan bu çığır açan buluş, H2O moleküllerinin katı halde nasıl yapılandığına dair yerleşik bilgileri kökten değiştiriyor; özellikle de standart sıcaklık ve basınç koşulları aşıldığında. Buz XXI, tetragonal kristal yapıya sahip, kararlı olmayan (metastabil) bir evredir. Bu faz, oda sıcaklığında, ancak yalnızca devasa bir sıkıştırma kuvveti altında ortaya çıkabildi.
Bu araştırmalar, DESY uzmanlarının da dahil olduğu Alman araştırma merkezlerindeki Avrupa XFEL X-ışını lazeri ve PETRA III foton kaynağı tesislerinde gerçekleştirildi. Çalışmada kilit rolü, Kore Standartlar ve Bilim Araştırma Enstitüsü'nden (KRISS) bilim insanları üstlendi. Deneyin özü, su örneği üzerinde daha önce görülmemiş hızda bir manipülasyon yapılmasıydı: Su, elmas örs hücresi kullanılarak, yaklaşık 20.000 atmosfere eşdeğer olan 2 gigapaskal basınca sadece 10 milisaniye içinde sıkıştırıldı. Kristalleşme sürecinin ayrıntılı olarak izlenmesini sağlamak amacıyla, bu işlem binlerce kez tekrarlandı ve moleküler değişimler saniyede bir milyon görüntü frekansıyla kaydedildi.
Yeni keşfedilen bu yapı, bilim tarafından halihazırda bilinen yirmi buz modifikasyonundan ayrılıyor. Tetragonal kafesi, alışılmadık derecede büyük temel hücrelerle karakterize edilmiştir; PETRA III'teki P02.2 ışın hattında yapılan analize göre, bu hücreler 152 su molekülü barındırıyor. KRISS'ten Geun Woo Lee gibi araştırmacılar, bu denli hızlı sıkıştırmanın, suyun normalde Titan ve Ganymed gibi buzlu uyduların derinliklerinde var olduğu varsayılan Buz VI fazına geçmesi gereken basınçta dahi sıvı halde kalmasına olanak tanıdığını vurguladı.
Buz XXI'in oluşumu için gereken aşırı koşullar nedeniyle, bu keşfin günlük hayatta anında pratik bir uygulaması olmasa da, astrofizik bilimi açısından önemi yadsınamaz. Suyun bu tür ekstrem rejimlerdeki davranışını anlamak, buzlu gezegenlerin ve uydularının iç yapısını modellemek için yeni ufuklar açmaktadır. Buz XXI gibi her yeni faz, maddenin gizli potansiyelini yansıttığı için, bu bilgi mevcut modellerin yeniden gözden geçirilmesi için bir katalizör görevi görüyor. Bu kadar alışılagelmiş bir madde olan suyun böylesine karmaşık bir değişkenlik sergilemesi, en basit sistemlerde bile saklı olan sınırsız bilgi potansiyelini hatırlatıyor ve araştırmacıları henüz keşfedilmemiş yüksek sıcaklıktaki metastabil durumları aramaya teşvik ediyor.