Ein internationales Forschungsteam hat bei extremem Druck eine lange vorhergesagte Struktur von sogenanntem superionischem Wassereis erzeugt. In diesem ungewöhnlichen Zustand bilden Sauerstoffatome ein festes Gitter, während sich Wasserstoffkerne durch das Material bewegen können.
Die Probe wurde in einer Diamantstempelzelle auf bis zu 219 Gigapascal komprimiert und auf etwa 2.630 Kelvin erhitzt. Röntgenmessungen zeigten, dass sich das zuvor kubisch angeordnete Sauerstoffgitter bei mehr als 200 Gigapascal überwiegend in eine hexagonal dicht gepackte Struktur umwandelte.
Die Ergebnisse erschienen in der Fachzeitschrift Physical Review Letters. Ein frei zugänglicher Vorabdruck dokumentiert Versuchsaufbau und Auswertung. Solche Bedingungen könnten in tiefen Schichten von Uranus und Neptun vorkommen. Die neue Struktur könnte deshalb langfristig Modelle ihrer ungewöhnlichen Magnetfelder beeinflussen.
Der Nachweis hat eine wichtige Grenze: Röntgenbeugung erfasst vor allem die schweren Sauerstoffatome. Die Forschenden beobachteten das hexagonale Gitter direkt, leiteten die freie Bewegung der Wasserstoffkerne aber aus der thermischen Ausdehnung ab. Die elektrische Leitfähigkeit wurde nicht direkt gemessen.
Andere Experimente fanden bei ähnlichen Drücken teils abweichende Übergänge oder gemischte Strukturen. Weitere Messungen müssen daher klären, unter welchen Bedingungen die neue Phase stabil ist und wie sie Strom leitet.