科學家們發現了一種新的水相,跟液體、固體和氣體都不同,被稱為“超音速冰”。 科學家們稱之為”奇怪的黑色冰“,通常是在海王星和天王星等行星的核心產生的。
芝加哥大學(University of Chicago)研究教授維塔利·普拉卡彭卡(Vitali Prakapenka)等科學家,共同領導了一項發表在《自然物理學》(Nature Physics)雜誌上的研究,他們詳細描述了產生這種冰所需的極端條件。 它之前只被瞥見過一次,當時科學家們透過一滴水,創造了只存在了一瞬間的超音速冰。
在這個實驗中,研究小組採取了不同的方法。 他們將水壓在兩顆鑽石(地球上最堅硬的物質)之間,採用等同於行星核心的巨大壓力。 然後使用高階光子源,或高亮度x射線束,透過鑽石發射鐳射來加熱水,透過x射線觀察結果,研究小組發現冰的密度變低了,且為黑色,因為它與光的相互作用不同,這是一種新的物質狀態,所以它基本上是一種新的物質。最讓科學家們驚訝的是,超音速冰產生的壓力比他們最初推測的要輕得多。 他們曾認為,只有將水壓縮到500億帕斯卡的壓力(這與火箭燃料在升空時燃燒時的壓力相同)才能產生這種物質,但只需要200億帕斯卡的壓力。
超音速冰的狀態可以想象一個立方體,一個角落裡的氧原子由氫原子連線的晶格,當它轉變成這種新的超音波相時,晶格會膨脹,允許氫原子四處移動,而氧原子則保持穩定的位置,這有點像漂浮在氫原子海洋中的固體氧晶格。