Почему при чрезвычайно низких давлениях происходит сублимация воды, то есть переход из льда в пар, минуя жидкую фазу?
В принципе любое твердое вещество сублимирует (именно любое, даже железо или медь). И если мы не замечаем возгонки, то это означает лишь, что плотность насыщенного пара незначительна. Давление же пара над твердым телом сильно зависит от того насколько близка его температура в процентном отношении к температуре кипения по шкале Кельвина. Например, даже при -10 °С
(≈ 264 К) лёд имеет температуру ≈ 70% от температуры кипения воды при атмосферном давлении. Не удивительно, что его кристаллическая решётка постоянно разрушается и переходит в пар. Потому и белье на морозе не плохо сохнет.
Для начала, Вы согласны, что с уменьшением давления газа над поверхностью жидкости её температура кипения уменьшается? Если согласны, то представьте, что давление уменьшили настолько, что вода начала "кипеть" уже на поверхности льда...
Интересно, что в Википедии не приводится объяснение этого явления - возгонки веществ при охлаждении их ниже температуры тройной точки. Притом чем ниже давление, тем интенсивнее сублимация. Думаю, это связано с тем, что с приближением температуры сверху к т-ре тройной точки жидкая фаза всё "сокращается" и сводится на нет при достижении указанной точки. Почему - причина этого на атомарно-молекулярном уровне, видимо, известна вышеответившим товарищам.