激光衝擊水分子/勞倫斯利弗莫爾國家實驗室

水是地球生命的源泉。構成我們身體的物質絕大部分是水,在地球上雕琢地形,塑造生命環境的是水,嗯,或者也可以說,還有它的另外兩種相態,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。

羽狀冰/資料圖

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

冰十八藝術想像圖/勞倫斯利弗莫爾國家實驗室

看到這裡,你可能已經滿腹疑問了,水在0度結成冰,100度蒸發成水汽,連3歲小兒都知道的道理,怎麼可能有2000多度的冰呢?事實上水0度成冰和100度蒸發,都是在一個標準大氣壓的理想狀態下實現的,如果對水施加不同的壓力,當然就可以在不同的溫度下相變成另一種狀態。

科學家們在1988年就預測了超級冰的存在,並於去年首次在來自地球深處的鑽石中,觀測到了超級冰冰七(冰VII)存在的證據(地球深處發現神祕超級冰)。而勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的科學家,最近在x射線和高能激光的幫助下,更是直接製造出了一種全新的超級冰。

研究人員利用羅切斯特大學激光能量學實驗室的Omega激光器,產生了6束高能激光,對夾在兩顆鑽石之間的水分子進行了15納秒的高壓衝擊,這時水分子受到的壓力已經達到了地球中心的壓力,而溫度也升高到2000多度,相當於地心溫度或太陽表面溫度的一半。此後,科學家們立刻用X射線拍攝樣本,檢測形成的物質。結果表明,水在幾納秒內凝固成了納米尺寸的冰粒,這種冰粒不同於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。然而情況並沒有這麼悲觀,根據科學家們的說法,在我們太陽系中可能就大量存在這種神祕的超級冰,甚至比整個地球的質量還要大得多。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,它們的質量比地球大十多倍,其成分中又絕大多數是水,所以科學家們認為,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。

這項研究發表在5月8日《自然》雜誌上。

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