在“常態(tài)冰”中，水在環(huán)境壓力下冷卻，其分子會(huì)冰凍成六角形態(tài)的固態(tài)晶體。但并非所有種類(lèi)的冰都會(huì)遵循這種六角形結(jié)構(gòu)。壓力和溫度會(huì)影響水在分子層面的數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的配置。六角冰和大氣層上方偶爾的立方體冰是地球上自然出現(xiàn)的僅有的兩種該類(lèi)冰的形式。其他的冰或存在于外行星，或存在于外行星大氣層。
在大氣壓或更高的壓力下，水分子會(huì)被壓縮，然后冰凍會(huì)變?yōu)楸瘸Ｒ?guī)冰密度更大的固態(tài)。然而當(dāng)氣壓降低時(shí)，水分子會(huì)變成類(lèi)似冰冷的棉花糖一類(lèi)的密度更低、氣體更多的輕量態(tài)晶體。截至目前，人們僅知道兩種低密度的冰：太空的富勒烯密度相當(dāng)于常態(tài)冰的80%；和沸石化的冰，它模仿了含礦物質(zhì)的沸石，但水分子卻是像樂(lè)高積木塔一樣的構(gòu)建模塊，是常態(tài)冰密度的50%和90%。但在此之前卻未發(fā)現(xiàn)更輕的冰結(jié)構(gòu)。
人們從冰箱中取出的冰塊僅是冰存在的17種可能的形式之一，第18種冰距離成為現(xiàn)實(shí)也并不遙遠(yuǎn)。一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一種多孔的、輕量級(jí)的“氣態(tài)冰”——氣凝膠的冰，它可以讓人們了解更多關(guān)于水如何在極端條件下運(yùn)行的知識(shí)。
日本岡山大學(xué)的Masakazu Matsumoto和團(tuán)隊(duì)采用玩分子“層層疊”的方式找到這種新種類(lèi)的冰，去除及重新配置現(xiàn)有的沸石冰的結(jié)構(gòu)，使它們變得更輕。他們模擬了300多種不同種類(lèi)的納米層次結(jié)構(gòu)，并評(píng)估了這些結(jié)構(gòu)在低壓下有多穩(wěn)定。這些氣態(tài)冰在0開(kāi)爾文度時(shí)是穩(wěn)定的，但會(huì)隨著溫度增加變得不穩(wěn)定。他們發(fā)現(xiàn)，密度最小的氣態(tài)冰可以用水分子的節(jié)點(diǎn)配置作為模型，它們像珠子一樣把在大型氣態(tài)宮殿中的地面和天花板分隔開(kāi)來(lái)。
Matsumoto認(rèn)為，通過(guò)計(jì)算機(jī)建模，可以發(fā)現(xiàn)更多類(lèi)似的冰，但他表示，在現(xiàn)實(shí)世界中很難創(chuàng)建超低密度的冰，因?yàn)樾枰蛪汉偷蜏氐葪l件。英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院的Christoph Salzmann表示，這項(xiàng)工作有助人們了解水分子如何運(yùn)動(dòng)。
