Vatten utgör mer än 70 procent av vår planet och upp till 60 procent av våra kroppar.

Vatten är så vanligt att vi tar det för givet. Ändå har vatten också mycket konstiga egenskaper jämfört med de flesta andra vätskor. Dess fasta form är mindre tät än dess flytande form, det är därför isen flyter; dess säregna värmekapacitetsprofil har en djupgående inverkan på havsströmmar och klimat; och det kan förbli flytande vid extremt kalla temperaturer.

Förutom vanligt vatten och vattenånga, eller ånga, det finns minst 17 former av vattenis, och två föreslagna former av superkyldt flytande vatten.

Nytt arbete från Carnegies högtrycksgeofysiker Chuanlong Lin, Jesse Smith, Stanislav Sinogeikin, och Guoyin Shen hittade bevis på den länge teoretiserade, svårsynt vätskefas med låg densitet. Deras verk publiceras av Förfaranden från National Academy of Sciences .

Den normala densiteten för vatten är ett gram vattenmolekyler per varje kubikcentimeter. Studier av avvikelser i vattnets beteende har indikerat förekomsten av flytande vatten med både lägre och högre densiteter än denna standard. Men att observera dessa fenomen experimentellt har varit svårt.

Varje molekyl har det som kallas ett fasdiagram - ett slags diagram som visar hur dess bulkmolekylära struktur förändras under olika temperatur- och tryckförhållanden. De delar av fasdiagrammet där lågdensitetsvatten tros förekomma är notoriskt svåra att utforska, det så kallade "vattenets ingenmansland, "eftersom de kräver en väg genom en rad mycket specifika, mycket svåra förhållanden.

Men Carnegie-teamet kunde observera lågdensitetsvatten som en mellanfas med hjälp av en nyutvecklad snabbdekompressionsteknik för att vända högtrycks kristallin fas is-VIII till diamantliknande is Ic vid temperaturer mellan cirka -207 och- 163 grader Fahrenheit (140 och 165 kelvin).

Sofistikerad röntgenanalys bekräftade observationen av fasen med låg densitet i flytande vatten, som bara varade i ungefär en halv sekund vid -163 grader Fahrenheit (160 kelvin).

När is-VIII dekomprimerades vid måttliga hastigheter, det bildade andra faser av is, vilket indikerar att dekomprimeringens hastighet är avgörande för att observera fasen med flytande vatten med låg densitet.

"Vår nyutvecklade, mycket snabb dekompressionsmetod var nyckeln till denna spännande observation av flytande vatten med låg densitet som en mellanprodukt mellan två kristallina faser, "Förklarade Shen.