芝加哥大学的一个团队最近在《自然物理》杂志上发表的一项研究描述了一种被称为“超离子冰”的新冰形式的形成。在我们的可乐杯里叮当作响的冰，被称为Ih，是至少19种不同相的冰之一。
一个有趣的理论是，当冰被加热到极高的温度和压力时，它可以变成超离子。这种不寻常的状态会有液态氢离子在固体氧晶格中运动。超离子冰在1988年首次被提出，各种各样的研究尝试使用模拟和静态压缩技术来检查这个阶段的冰。
研究人员用0.2克拉的钻石砧挤压水滴，然后用比太阳表面温度更高的激光轰击水滴，从而产生了一种更稳定的冰。冰被命名为冰XVIII(“冰18”)，因为它是发现的第18种冰。液滴中的氧原子被锁在冰XVIII中，但氢原子形成了带正电的离子，在冰中自由循环，就像流体一样。自由流动的离子阻止了所有的光穿透冰，使它变得黑暗。
2021年，芝加哥团队发表了一项研究，使用类似的方法发现了一种新的超离子冰相。首先，他们在钻石砧中将水滴挤压到20 GPa的压力，并通过钻石发射激光，从而加热样品。然后，他们使用x射线束穿过样品，观察x射线如何从样品中散射，从而拼凑出超离子冰内部原子的排列方式。
太阳系中的许多冰冷行星，包括海王星、天王星、木星的卫星木卫二、木卫一和木卫三，也有磁场，就像超离子冰中带正电的氢离子一样。科学家们现在正在研究这些行星的磁场是否由它们核心中的超离子冰产生。
这是一个重要的课题，因为行星的磁场或磁层可以防止危险的宇宙射线和紫外线辐射到达行星表面，从而消灭所有生命。如果超离子冰在太阳系外的行星核心中大量存在，就会增加遥远世界存在生命的可能性。
当液态水在大气压下冷却到32°F(0°C)或273.15°K以下时，地球上最常见的冰Ih就形成了。Ih具有六面晶体结构，反映在无限多的六面雪花上。Ih中的氧原子与氢原子形成六角形。氢原子被称为“无序的”。
地球上最常见的冰相是冰ec，它的原子排列成菱形结构。在130 K(-226°F)和220 K(-64°F)之间的温度是形成这种冰相的理想温度。它存在于地球的上层大气中，在那里它们在较低的温度下发挥着至关重要的作用。
Ice II是一种菱形晶体结构，有六个菱形面，是通过在190 K(-118°F)和210 K(-82°F)的温度下压缩Ih而产生的。最后，冰III具有由三个直角轴组成的四方晶体结构，三个轴中有两个是相等的，它是通过在300 MPa的压力下将Ih冷却到250 K(-370°F)的温度而形成的。(1兆帕斯卡(MPa)等于145.04磅psi。)
对于具有菱面体结构的Ice IV的生成，需要一种能影响结晶温度的成核剂。冰IV是室温下最低的高压冰相，存在于金刚石夹杂物中。它的产生需要810兆帕的压力。冰V是通过将水的温度降低到253 K(-4.27°F)，在500 MPa下制成的，它具有复杂的晶体结构，包括4元环，5元环，6元环和8元环，在单位细胞中共有28个分子。
在高达355 K(179.33°F)的温度和1.1 GPa的压力下，冰VI形成了四方晶体结构。冰七中的氧原子呈立方结构。这种冰是独特的，因为它即使在超过30,000个大气压(3千兆帕斯卡)的极端压力下也能保持稳定。2018年，内华达大学的研究人员在一只响尾蛇体内发现了地球上天然的冰。
当Ice-VII冷却到278 K(40.73°F)以下(约2.1 GPa)时，氢原子的位置就固定了。
1968年，通过将冰-3冷却到温度在208 K(-85.27°F)到165 K(-163°F)之间，压力在200 MPa到400 MPa之间，冰IX在一个四方结构中被发现。然而，在冰X中发现了质子有序和对称原子，它的形成速度约为60至70 GPa。冰X也被认为在极端温度下是稳定的。
它可以在实验室条件下在大约72 K(-330°F)的温度下合成，它是铁电的，这意味着它的原子可以自发极化。
冰十二是一个四方晶体结构。77 K(196.2°C;321.1°F)，可以产生纯冰XII。高密度的非晶冰在810到1600兆帕的压力下加热到这种状态。
2006年发现的冰十三的单斜晶体结构有三个不均匀的轴。水被HCL掺杂，并在500 MPa下冷却到130 K以下(-226°F)以产生它。冰XIV具有正交结构，在低于118 K(-247°F)的温度下，在1.2 GPa的压力下形成。这是质子有序的冰十二。
冰XV是质子序冰VI的变体。从0.8到1.5 GPa的压力下冷却到大约130 K(-226°F)的水形成。冰十六是迄今为止观测到的最轻的水晶体形式。相比之下，XVII冰，也被称为方冰，是在室温下，水在超过10,000个大气压的情况下，在多个石墨烯层之间压缩形成的。这种冰是2014年发现的。
冰XIX是最新的冰类型，由因斯布鲁克大学的一个团队于2021年发现，并得到了日本专家的验证。这个最新的冰阶段是氢原子随机分布的氢序VI。
“就密度而言，冰VI、冰XV和冰XIX都非常相似，因为它们共享相同的氧原子网络。然而，它们在氢原子位置方面有所不同，”首席科学家托马斯·洛尔廷(Thomas Loerting)说。
