水在2000多度高溫下竟能結(jié)冰?科學(xué)家造出神秘超級冰:冰十八!


水是地球生命的源泉。構(gòu)成我們身體的物質(zhì)絕大部分是水,在地球上雕琢地形,塑造生命環(huán)境的是水,嗯,或者也可以說,還有它的另外兩種相態(tài),水蒸氣和冰,也參與了46億年轟轟烈烈,滄海桑田的地球改造過程。

然而你如果認(rèn)為一氧化二氫就只有這三種狀態(tài),那就大錯而特錯了。事實上光是冰,就至少有幾種非冰晶結(jié)構(gòu),以及17種結(jié)晶態(tài)——不對,現(xiàn)在是18種了,來自美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的科學(xué)家已經(jīng)制造出了一種溫度高達(dá)2000多度的超級冰(superionic ice)。

看到這里,你可能已經(jīng)滿腹疑問了,水在0度結(jié)成冰,100度蒸發(fā)成水汽,連3歲小兒都知道的道理,怎么可能有2000多度的冰呢?事實上水0度成冰和100度蒸發(fā),都是在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的理想狀態(tài)下實現(xiàn)的,如果對水施加不同的壓力,當(dāng)然就可以在不同的溫度下相變成另一種狀態(tài)。

科學(xué)家們在1988年就預(yù)測了超級冰的存在,并于去年首次在來自地球深處的鉆石中,觀測到了超級冰冰七(冰VII)存在的證據(jù)(地球深處發(fā)現(xiàn)神秘超級冰)。而勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的科學(xué)家,最近在x射線和高能激光的幫助下,更是直接制造出了一種全新的超級冰。

研究人員利用羅切斯特大學(xué)激光能量學(xué)實驗室的Omega激光器,產(chǎn)生了6束高能激光,對夾在兩顆鉆石之間的水分子進(jìn)行了15納秒的高壓沖擊,這時水分子受到的壓力已經(jīng)達(dá)到了地球中心的壓力,而溫度也升高到2000多度,相當(dāng)于地心溫度或太陽表面溫度的一半。此后,科學(xué)家們立刻用X射線拍攝樣本,檢測形成的物質(zhì)。結(jié)果表明,水在幾納秒內(nèi)凝固成了納米尺寸的冰粒,這種冰粒不同于地球上以前見過的任何冰相,研究人員已將它命名為冰十八(ice XVIII)。

你可能已經(jīng)暗暗咋舌了,冰十八需要如此極端的條件才能形成,只怕在整個宇宙中都不可能找到它的存在了。然而情況并沒有這么悲觀,根據(jù)科學(xué)家們的說法,在我們太陽系中可能就大量存在這種神秘的超級冰,甚至比整個地球的質(zhì)量還要大得多。這是因為太陽系邊緣還有兩顆巨大的冰巨行星——天王星和海王星,它們的質(zhì)量比地球大十多倍,其成分中又絕大多數(shù)是水,所以科學(xué)家們認(rèn)為,在它們表面8000公里以下的深處,可以形成這種超級冰的厚實地幔。
這項研究發(fā)表在5月8日《自然》雜志上。
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