地球上的水只有三種存在的狀態:液態、固態和氣態,然而,在其它星球上,水的狀態則會變得完全不同,科學家們聲稱,在一些太陽系外的行星上,水處於“超級流體”的狀態。同樣,天文學家也經常說有“熱冰”這種匪夷所思的現象,那麼人們所熟知的H₂O水分子到底還有哪些地球人沒見過的狀態?
為了瞭解水在外行星上可能存在的其它形態,科學家們嘗試模擬外行星上不同的溫度和壓力,試圖得到水在完全不同於地球條件下所出現的形態。
透過實驗,科學家們在各種溫度和壓力條件下獲得了十多種不同形態的冰,它們晶格的晶體相是彼此完全不同,研究人員對每種型別的冰進行了編號,從II到 XVII,我們熟知的大自然中的冰有六角對稱性,就是冰-Ih,除此之外,還有冰-Ic,雖然它也由水蒸汽冷凝而成,但它主要在高空大氣層中形成,具有較高的蒸汽壓。讓研究人員特別感興趣的是熱冰VIII,這種冰也被稱為“超級離子冰”。超級離子冰呈半固體和半液體狀,因為它的固體晶格由氧離子組成,但與它們分離的氫離子卻繼續在其內部自由移動,就像液體一樣,“超級離子冰”的表面也和普通的冰有很大的不同,是呈黑色且炙熱。研究人員相信,在天王星和海王星等冰凍的大星球上能找到“超級離子冰”。
研究人員從實驗室中得到了不同特性的冰塊,有的型別冰塊,其融化溫度可以達到100°C,甚至更高,這是因為高壓下,凍結水的晶格被約束,變得異常緻密。 在21000 個大氣壓的壓力下,水在+76°C時才會結成冰;而當在30000個大氣壓時,水到+180°C 時才開始結冰,這種冰比水重,其密度達到每立方厘米1.05克,如果不是處於高壓狀態,人的手還未觸控到它就會被燙傷了。
看似簡單的冰,也有著非常大的學問,受制於當今實驗室可產生壓力和溫度的侷限,目前在這個領域中取得的研究成果還是有些模糊,要認識水在約束狀態下的所有特性,仍需要人們不斷地做研究來獲得和證實。
吳宏明編譯自俄ucrazy