L'eau représente plus de 70 pour cent de notre planète et jusqu'à 60 pour cent de notre corps.

L'eau est si commune que nous la tenons pour acquise. Pourtant, l'eau a aussi des propriétés très étranges par rapport à la plupart des autres liquides. Sa forme solide est moins dense que sa forme liquide, c'est pourquoi la glace flotte; son profil de capacité thermique particulier a un impact profond sur les courants océaniques et le climat; et il peut rester liquide à des températures extrêmement froides.

En plus de l'eau ordinaire et de la vapeur d'eau, ou à la vapeur, il existe au moins 17 formes de glace d'eau, et deux formes proposées d'eau liquide surfondue.

Nouveaux travaux des géophysiciens à haute pression de Carnegie Chuanlong Lin, Jesse Smith, Stanislav Sinogeikin, et Guoyin Shen a trouvé des preuves de la théorie de longue date, phase liquide de faible densité difficile à voir. Leurs travaux sont publiés par Actes de l'Académie nationale des sciences .

La densité normale de l'eau est d'un gramme de molécules d'eau par centimètre cube. Des études d'anomalies dans le comportement de l'eau ont indiqué l'existence d'eau liquide avec des densités à la fois inférieures et supérieures à cette norme. Mais l'observation expérimentale de ces phénomènes a été difficile.

Chaque molécule a ce qu'on appelle un diagramme de phase, une sorte de graphique indiquant comment sa structure moléculaire en vrac change sous différentes conditions de température et de pression. Les parties du diagramme de phase où l'on pense que l'eau à faible densité se produit sont notoirement difficiles à explorer, le soi-disant "no man's land de l'eau, " parce qu'ils nécessitent un cheminement à travers une série de conditions très difficiles.

Mais l'équipe Carnegie a pu observer de l'eau à faible densité comme phase intermédiaire en utilisant une technique de décompression rapide nouvellement développée pour transformer la glace de phase cristalline à haute pression-VIII en glace de type diamant Ic à des températures comprises entre environ -207 et - 163 degrés Fahrenheit (140 et 165 kelvin).

Une analyse aux rayons X sophistiquée a confirmé l'observation de la phase aqueuse liquide à faible densité, qui n'a duré qu'environ une demi-seconde à -163 degrés Fahrenheit (160 kelvin).

Lorsque ice-VIII a été décompressé à des vitesses modérées, il a formé d'autres phases de glace, indiquant que la vitesse de décompression est la clé pour observer la phase d'eau liquide à faible densité.

"Notre nouvellement développé, méthode de décompression très rapide a été la clé de cette observation passionnante de l'eau liquide à faible densité comme intermédiaire entre deux phases cristallines, " expliqua Shen.