出来事の日付：2026年9月13日。 研究者らは、巨大氷惑星の深部に存在すると予想される水の高圧状態である超イオン氷について、六方最密充填構造を持つ形態の実験的証拠を報告した。この構造は理論的に予測されていたが、今回の新たな測定は、研究者らが初の明確な実験室での観測とするものを示している。

超イオン氷は、通常の凍った水とは異なる振る舞いをする。酸素原子は硬い結晶格子を形成する一方、水素の原子核はその骨組みの中を液体のように移動する。酸素原子の配列の違いによって、異なる相が定まる。面心立方構造の形態はすでに知られていたが、今回の研究は、それとは異なる積層順序を持つ六方最密充填（hcp）配列を特定した。

フランス原子力・代替エネルギー庁の物理学者アレクシス・フォレスティエが率いるチームは、ダイヤモンドの先端の間で微小な水の試料を圧縮した。レーザーで試料を加熱すると同時に、細いシンクロトロンX線ビームで結晶構造を測定した。実験では、圧力が230ギガパスカル、すなわち海面での大気圧の約230万倍に達し、温度は最高2,630ケルビン、摂氏で約2,357度に達した。

測定結果は、条件がより極端になるにつれて相が段階的に変化することを示唆している。155ギガパスカル、2,000ケルビンでは、X線信号に面心立方構造と六方最密充填構造の両方の特徴が含まれていた。197ギガパスカル、2,250ケルビンでは、hcpの寄与が強まった。219ギガパスカル、2,630ケルビンに達すると、面心立方構造の特徴はほぼ消失し、六方構造が支配的になった。hcp結晶の膨張にも、約1,700ケルビンで超イオン状態の兆候が見られた。

研究者らは、過去の実験データにあった未解明の特徴を再検討し、130ギガパスカルを超える圧力で見られたX線回折ピークは、おそらく同じhcp相だったと結論づけた。これらを合わせた結果は、およそ200ギガパスカルを超えると、六方配列が超イオン氷のより安定した形態になる可能性を示唆している。

この発見が重要なのは、天王星と海王星の内部に超イオン状態の水が存在すると考えられているためだ。両惑星には非常に複雑で非対称な磁場があり、内部で動く導電性物質がその磁場に寄与している可能性がある。新しい六方晶相の電気の伝わり方が、以前から知られていた立方晶相と異なるなら、惑星モデルはその違いを考慮する必要があるかもしれない。

ただし、この示唆は測定で得られた結果ではなく、今後の研究課題にとどまる。hcp超イオン氷の電気伝導率と力学的な挙動はまだ確立されておらず、どの条件で安定するのかを正確に定めるには、さらなる実験が必要だ。Physical Review Lettersに掲載されたこの研究は、理論研究者と実験研究者に、新たに観測された構造という研究対象を提供する。