De la glace soumise à une pression inimaginable pourrait finir par conduire l’électricité comme un métal.
La glace de notre quotidien possède une organisation bien connue : des molécules d’eau s’assemblent dans un réseau solide. Mais lorsque la pression augmente énormément, les atomes peuvent changer de disposition. Les chercheurs connaissent déjà de nombreuses formes de glace, très différentes de celle présente dans nos congélateurs.
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Une équipe a exploré par calcul ce qui pourrait arriver à des pressions encore plus élevées. Les chercheurs ont donc utilisé des simulations décrivant le comportement des atomes et des électrons pour rechercher des structures capables de rester stables.
Les calculs prédisent d’abord une nouvelle organisation à partir d’environ 300 GPa, soit près de 3 millions de fois la pression atmosphérique. Une seconde structure deviendrait ensuite stable vers 2 120 GPa. Dans cette dernière, les atomes d’oxygène forment un arrangement cubique particulièrement compact.
La transformation la plus étonnante arriverait au-delà d’environ 2 600 GPa. À cette pression, les calculs indiquent que l’écart énergétique empêchant normalement les électrons de circuler librement disparaît. La glace adopterait alors un comportement métallique et pourrait conduire l’électricité.
Tout se passe du côté des atomes d’oxygène. Sous une compression aussi forte, ils deviennent extrêmement proches. Leurs électrons peuvent alors interagir, et c’est cette proximité qui ferait disparaître le caractère quasi isolant de la glace que nous connaissons.
Ces pressions dépassent largement celles accessibles dans les environnements ordinaires. Elles peuvent toutefois être pertinentes pour comprendre la matière profondément enfouie dans certaines planètes géantes.
La phase prédite reste à confirmer expérimentalement. Produire et observer directement cette glace à plus de 2 600 GPa demanderait cependant des conditions expérimentales particulièrement difficiles à atteindre.