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科學家發現全新水狀態——「超離子導體冰」


2022年06月02日

新浪科技

科學家在兩顆鑽石之間壓縮了一個水滴,並使用世界上最強大的激光器將其轟擊至類似恒星的溫度,結果形成了一種神秘的水狀態。目前科學家將其稱為「超離子導體冰」,這種怪異黑色水結構存在於地球中心的壓力和溫度條件下,該項發現將幫助研究人員調查分析隱藏在其他星球內核的秘密。

此前研究人員使用沖擊波創造了這種怪異的冰結構,但僅20納秒就融化了,這項最新實驗標志著科學家首次創造出持續時間足夠長的穩定超音速冰,10月14日《自然物理學》雜志發表了該項研究報告。美國芝加哥大學地球物理學家比塔利·普拉卡蓬說:「這是一個驚喜,每個人都認為該狀態水物質很難複制,必須在更高的壓力條件下才能形成。」液體、蒸汽和冰是水最常見的狀態,但水分子也可以形成代表不同結構的其他排列,事實上,科學家已確定了水冰的20個狀態——在不同溫度和壓力下,氫原子和氧原子會以不同方式結合在一起。

最新發現的「超離子導體冰」是冰的第18個狀態,也是迄今為止發現最特殊的冰結構之一,因為其氧原子在水是固體時被鎖定,但其氫原子脫離電子後成為離子,原子核因此剝奪了它們的電子,因此帶有正電,可以像液體一樣自由穿過冰。

普拉卡蓬說:「人們可以想象一個立方體,氧原子是立方體的固體點位,彼此由氫原子連接,最終形成一個立方體晶格,當它轉變成超離子狀態時,晶格會膨脹,允許氫原子四處移動,而氧原子則保持穩定位置,這有點像漂浮在氫原子海洋中的固體氧晶格。這些遊動的氫原子以一種可預測的方式阻止光線穿過冰層,從而使冰層呈現黑色。」


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