科學界在探索水的基本性質方面取得了重大突破：研究人員成功發現了水的第二十一個固態形式，並將其命名為「冰二十一」（Ice XXI）。這項發表於《自然材料》（Nature Materials）期刊上的發現，徹底顛覆了我們對於 H2O 分子在固態下如何排列結構的既有認知，尤其是在超越標準溫度和壓力範圍的極端環境中。冰二十一是一種具有四方晶體結構的亞穩態相，它能在室溫下顯現，但前提是必須施加巨大的壓縮力。
這項關鍵研究利用了德國研究中心（包括 DESY 專家）的先進設施，特別是歐洲X射線自由電子雷射（European XFEL）和 PETRA III 光子源。其中，韓國標準科學研究院（KRISS）的科學家們扮演了核心角色。實驗的精髓在於對水樣品進行前所未有的快速操控：他們使用鑽石壓砧裝置，在短短 10 毫秒內，將水壓縮至高達 2 吉帕（GPa）的壓力，這大約相當於 20,000 大氣壓。為了詳細追蹤結晶過程中的分子變化，該團隊重複了數千次實驗，並以每秒一百萬張影像的驚人速度進行拍攝記錄。
冰二十一的結構與先前科學界已知的二十種冰的變體截然不同。根據在 PETRA III 的 P02.2 光束線進行的分析顯示，這種四方晶格的特點是擁有異常龐大的基本晶胞，每個晶胞內包含 152 個水分子。KRISS 的科學家李根雨（Geun Woo Lee）等研究人員指出，如此快速的壓縮過程，使得水得以在高壓下仍保持液態，從而避免了轉變為「冰六」（Ice VI）——這種冰相被認為存在於如土衛六（Titan）和木衛三（Ganymede）等冰衛星的內部深處。
儘管由於其形成條件極端，這項發現目前在日常生活中應用有限，但其對於天文物理學的價值卻是難以估量的。理解水在如此極端壓力下的行為模式，為模擬冰行星及其衛星的內部結構開闢了新的視野。這項知識將成為修正現有模型的催化劑，因為每一個新的冰相，例如冰二十一，都反映了物質潛藏的可能性。水這種我們習以為常的物質，展現出如此複雜的變化性，提醒著研究人員即使在最簡單的系統中，也隱藏著無限的認知潛力，激勵著他們繼續尋找尚未發現的高溫亞穩態。