ทีมวิจัยด้านธรณีวิทยานำโดย โอลิเวอร์ ชอเนอร์ ศาสตราจารย์ด้านธรณีศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแห่งเนวาดา, ลาสเวกัส สหรัฐอเมริกา พยายามค้นหารูปแบบใหม่ๆ ของคาร์บอนไดออกไซด์จากเพชร แต่กลับพบสิ่งที่น่าทึ่งยิ่งกว่า นั่นคือรูปแบบของน้ำแข็งชนิดหนึ่งผนึกอยู่ภายในเพชรที่นำมาตรวจสอบ
น้ำแข็งดังกล่าว มีชื่อเรียกในทางวิชาการว่า “ไอซ์-เซเว่น” (Ice-VII) เป็นรูปแบบที่ 7 ของผลึกน้ำแข็งที่มีได้ถึง 11 แบบด้วยกัน ที่สำคัญก็คือ การค้นพบ “ไอซ์-เซเว่น” ครั้งนี้ถือเป็นครั้งแรกที่มีการค้นพบน้ำแข็งชนิดนี้ในสภาพธรรมชาติบนพื้นโลก เพราะที่ผ่านมาผลึกน้ำแข็งแบบนี้พบกันแต่ห้องทดลองระหว่างกระบวนการทางวิทยาศาสตร์เท่านั้น
“ไอซ์-เซเว่น” มีความหนาแน่นมากกว่าน้ำแข็งที่เราใส่เครื่องดื่มให้เย็นชื่นใจในหน้าร้อน (ซึ่งในทางวิชาการถือเป็น ไอซ์-วัน) ราว 1.5 เท่า โครงสร้างของผลึกของอะตอมไอซ์-เซเว่น ก็แตกต่างออกไปเช่นเดียวกัน ในน้ำแข็งทั่วๆ ไป (ไอซ์-วัน) นั้น อะตอมออกซิเจนจะเรียงตัวกันเป็นรูป 6 เหลี่ยม แต่ในไอซ์-เซเว่น นั้นอะตอมของออกซิเจนจะเรียงตัวเป็นรูปลูกบาศก์
ศาสตราจารย์ชอเนอร์ อธิบายว่า น้ำแข็งแบบต่างๆ นั้นเกิดขึ้นแตกต่างกันออกไปขึ้นอยู่กับความแตกต่างของแรงกดดันและอุณหภูมิที่ทำให้เกิดการตกผลึก ทั้งนี้ เมื่อเราเพิ่มแรงกดดันให้กับสสารที่อยู่ในสถานะของแข็งให้มากขึ้น ช่องว่างระหว่างพันธะทางเคมีของสสารของแข็งดังกล่าวจะลดลง และพันธะก็จะเอียงเข้าหากันมากขึ้น การเพิ่มแรงกดดันดังกล่าวเรียกว่า “คอมเพรสซิบิลีตี”
แต่น้ำแข็งมี “คอมเพรสซิบิลีตี” ต่ำมาก หมายความว่า เมื่อเกิดแรงกดดันมากขึ้น อะตอมจะไม่เอียงเข้าหากัน แต่จะเปลี่ยนรูปแบบการจับตัวเสียใหม่ ทำให้เกิดน้ำแข็งในแบบต่างๆ มากมายดังกล่าว
ตัวอย่างเช่น หากนำน้ำแข็งทั่วๆ ไป หรือไอซ์-วัน มาเพิ่มแรงกดดันมากขึ้น มันจะเปลี่ยนรูปแบบการจับตัวกลายเป็น “ไอซ์-ทู” ซึ่งมีโครงสร้างของผลึกอะตอมเป็นแบบ “รอมโบฮีดรัล” ยิ่งเพิ่มความกดดันมากขึ้นเรื่อยๆ มันก็จะเปลี่ยนรูปแบบไปเรื่อยๆ เป็น “ไอซ์-ทรี”, “ไอซ์-โฟร์” ไปเรื่อยๆ แต่ “ไอซ์-เซเว่น” จะแตกต่างจากรูปแบบอื่นๆ ในระยะอื่นๆ ของแรงกดดัน เนื่องจากมีความเสถียรสูงกว่าอยู่บ้าง แม้จะเพิ่มความกดดันมากขึ้นก็ตาม
นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่า “ไอซ์-เซเวน” อาจพบอยู่มากมายในระบบสุริยะจักรวาล โดยเฉพาะอย่างยิ่งในดวงจันทร์ที่เยือกแข็ง อย่างเอ็นเซลาดัส ดวงจันทร์ของดาวเสาร์ หรือยูโรปา ดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดี หรือ พบเป็นส่วนหนึ่งของมหาสมุทรบนไททัน ดวงจันทร์ของดาวเสาร์เป็นต้น แต่ไม่คิดว่าจะพบตามธรรมชาติบนโลก
แรงกดดันที่มากพอที่จะทำให้เกิดผลึกน้ำแข็งไอซ์-เซเว่นได้บนโลกนั้นมีอยู่ แต่พบลึกลงไปในชั้นแมนเทิล (ชั้นที่ 3 ของเปลือกโลก ต่อจากเปลือกโลกส่วนบน และเปลือกโลกส่วนล่าง) ซึ่งเป็นชั้นเปลือกโลกที่มีอุณหภูมิสูงเกินไปที่น้ำแข็งในรูปแบบนี้จะคงรูปอยู่ได้ ไอซ์-เซเว่น ที่ผ่านมานั้นสังเคราะห์ขึ้นได้ในห้องปฏิบัติการทดลอง แต่การค้นพบครั้งนี้แสดงให้เห็นว่าสามารถพบได้ในธรรมชาติด้วยเช่นกัน หากถูกผนึกอยู่ในเพชรเช่นเดียวกับกรณีนี้
เพชรนั้นก่อรูปได้ในเปลือกโลกชั้นแมนเทิล ลึกลงไปราว 644 กิโลเมตร บ่อยครั้งที่ในกระบวนการก่อรูปเป็นเพชรมักผนึกเอา องค์ประกอบเชิงเคมีที่อยู่แวดล้อมตัวมันเข้าไว้ภายใน เมื่อกระบวนการไหลเวียน ถ่ายเทภายในแมนเทิลดันให้เพชรเหล่านี้ ขึ้นมาสู่พื้นผิวโลก เพชรเหล่านี้ก็จะนำเอาสิ่งที่มันผนึกรวมไว้ในกระบวนการก่อรูปขึ้นมาสู่ผิวโลกด้วย ในขณะเดียวกันโครงสร้างของเพชรที่แกร่งเป็นพิเศษ ทำให้สิ่งที่ถูกผนึกอยู่ภายในไม่เปลี่ยนแปลง ไม่ว่าจะอยู่ในแมนเทิล หรืออยู่ในมือคนบนผิวโลกก็ตาม
แต่ทีมวิจัยชี้ว่า “ไอซ์-เซเว่น” นี้ไม่ได้เกิดขึ้นตั้งแต่แรกเริ่มพร้อมกับเพชร แต่เชื่อว่าสิ่งที่เพชรเม็ดนี้กักเก็บไว้ในตอนแรกนั้นเป็นเพียงฟองของน้ำที่อยู่ภายใต้แรงกดดันสูงเป็นพิเศษ เมื่อเพชรค่อยๆ เคลื่อนขึ้นสูงมาเรื่อยๆ อุณหภูมิที่เย็นลงแต่ยังคงอยู่ภายใต้แรงกดดันเท่าเดิมเหมือนตอนที่ถูกผนึก ฟองของน้ำเล็กๆ ดังกล่าว จึงก่อตัวกลายเป็น “ไอซ์-เซเว่น” ขึ้นมา
ก่อนหน้านี้มีการพบน้ำที่ถูกผนึกอยู่ภายในเพชรอยู่บ้างเช่นกัน แต่ไม่เคยมีการพบน้ำแข็งภายใต้แรงกดดันสูงอย่างไอซ์-เซเว่นเช่นนี้มาก่อนเลย
