Des scientifiques découvrent un nouveau type de glace qui pourrait changer à jamais notre idée de l’eau
Il existe un nouveau type de glace : la glace amorphe de densité moyenne (MDA pour medium-density amorphous ice).
Elle est amorphe, ce qui signifie que les molécules d’eau sont désorganisées au lieu d’être ordonnées comme dans la glace cristalline ordinaire.
La glace amorphe est très rare sur Terre, mais les scientifiques pensent qu’elle pourrait être le principal type de glace que l’on trouve dans l’environnement frigorifique de l’espace, car la glace n’y aurait pas assez d’énergie thermique pour former des cristaux.
Dans une nouvelle étude publiée la semaine dernière (lien plus bas), des chercheurs ont utilisé un procédé appelé moulin à billes (ball milling, en anglais) consistant à secouer vigoureusement de la glace normale avec des billes d’acier à l’intérieur d’un bocal refroidi à -200°C, pour en fabriquer pour la toute première fois.
Image d’entête : le broyage de la glace ordinaire avec des billes d’acier a perturbé sa structure cristalline et a donné naissance à une nouvelle version plus dense de l’eau solide. (Alexander Rosu-Finsen, Christoph Salzmann/ University College de Londres)
Selon l’auteur principal, le Dr Alexander Rosu-Finsen, qui a réalisé le travail expérimental alors qu’il était à l’University College de Londres (UCL) au Royaume-Uni :
Nous avons secoué la glace comme des fous pendant un long moment et détruit la structure cristalline. Au lieu de nous retrouver avec des morceaux de glace plus petits, nous avons réalisé que nous avions créé un tout nouveau type de glace, avec des propriétés remarquables.
Le processus a abouti à une forme de glace qui ressemble à une fine poudre blanche, dont l’état désorganisé ressemble plus à l’eau liquide sous forme solide qu’à un réseau cristallin.
Une nouvelle forme de glace dont la structure moléculaire est très similaire à celle de l’eau liquide (à gauche), comparée à la glace cristalline ordinaire (à droite). (Université de Cambridge)
Selon Christoph Salzmann, professeur de chimie à l’UCL et coauteur de l’étude :
L’eau est le fondement de toute vie. Notre existence en dépend, nous lançons des missions spatiales à sa recherche, et pourtant, d’un point de vue scientifique, elle est mal comprise. Nous connaissons 20 formes cristallines de glace, mais seuls deux grands types de glace amorphe ont été découverts jusqu’à présent, connus sous le nom de glaces amorphes de haute densité et de basse densité. »
La glace amorphe de faible densité a été découverte pour la première fois dans les années 1930 lorsque des scientifiques ont condensé de la vapeur d’eau sur une surface métallique refroidie à -110°C, tandis que l’état de haute densité a été découvert dans les années 1980 lorsque de la glace ordinaire a été comprimée à près de -200°C.
Toujours selon Salzmann :
Il y a un énorme écart de densité entre les deux, et l’idée reçue était qu’aucune glace n’existait dans cet écart de densité.
Cet énorme écart de densité, et le fait que celle de l’eau liquide se situe juste au milieu, fut jusqu’à présent la pierre angulaire des scientifiques pour comprendre l’eau liquide. Cela les a même conduits à suggérer que l’eau existe sous la forme de deux liquides différents à des températures très basses, l’un de haute densité et l’autre de faible densité, l’un flottant au-dessus de l’autre comme le font le pétrole et l’eau.
Mais les chercheurs affirment que leur nouvelle étude pourrait remettre en question la validité de cette idée.
Notre étude montre que la densité du MDA* se situe précisément dans cet écart de densité et cette découverte pourrait avoir des conséquences considérables sur la manière dont nous comprenons l’eau liquide et ses nombreuses anomalies. Les modèles existants de l’eau doivent être réexaminés. Ils doivent être capables d’expliquer l’existence de la glace amorphe de densité moyenne. Cela pourrait être le point de départ pour expliquer enfin l’eau liquide.
*MDA pour medium-density amorphous ice
On pense que la glace amorphe en général ne se produit que dans les couches supérieures froides de l’atmosphère sur Terre, mais elle pourrait être beaucoup plus courante dans l’espace. Selon l’équipe, à l’instar de leur expérience, la glace ordinaire pourrait subir des forces de cisaillement similaires dans les lunes de glace en raison des forces de marée exercées par les géantes gazeuses (comme Jupiter) pour former du MDA.
L‘étude publiée dans Science : Medium-density amorphous ice et présentée sur le site de l’University College de Londres : Discovery of new ice may change understanding of water.