藝術家對 Ice VII 形成的印象。 (勞倫斯利弗莫爾國家實驗室)
對一種非常奇怪的冰的新研究冰七揭示了它如何以超過 1,000 英里/小時(1,610 公里/小時)的速度形成,以及它如何能夠傳播到尚未探索的外星世界。
這種冰類型僅三月發現自然發生,被困在地下深處的鑽石中,這項最新研究詳細研究了它到底是如何形成的——顯然,它的形成方式與水通常凍結成冰的方式完全不同。
根據加州勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的研究人員設計的數學模型,Ice VII 的擴散存在一定的壓力閾值。閃電速度。 這種近乎瞬時的轉變過程稱為均勻成核。
“這是一個考驗我們物理理解極限的政權。”團隊成員之一說道,物理學家亞歷克斯·切爾諾夫。
科學家已經發現,冰VII 可以在高溫和高壓(比正常大氣壓高約100,000 倍)的條件下形成,但實驗表明它的形成既是均勻的(幾乎同時發生),又是非均勻的(從表面向內)。
到目前為止,這讓物理學家摸不著頭腦。 這項新研究表明,一個特定的臨界點是造成這些變化的原因,以及液態水和形成的冰晶之間的溫度差異。
這些類型的冰或冰相在其晶體中也具有不同的原子結構,這對液態水如何變成固態冰有至關重要的影響。 研究人員能夠確定 Ice VII 最初以分子簇形式形成,然後在奈秒內擴散到水體中。
部分原因是在成核點(液體變成固體的點)沒有像在常壓下凍結的冰那樣的熱層。
Ice VII 的分子排序(勞倫斯利弗莫爾國家實驗室)
“不需要緩慢的潛熱去除過程,界面速度僅通過界面上非常快的分子排序來控制,”切爾諾夫解釋說。
現在我們有了一個適合實驗數據的數學模型,我們可以將其應用於各種其他研究領域。 Ice VII 本身的存在已被理論化並且首先在實驗室創建在被發現裝滿鑽石之前。
新模型背後的團隊表示,對 Ice VII 如何在基本分子層面上形成的新解釋可能會對記憶儲存、材料合成等研究產生影響。
它也可能被證明對我們有用尋找生命在其他行星上。 水的存在被用作生命是否可以存在於地球以外的行星上的關鍵指標,但如果水的壓力足以分解成冰七號,那麼可能就找不到任何生命了。
資深作家兼材料化學家喬納森·貝洛夫 (Jonathan Belof) 表示:“這些海洋世界上的水在流星或彗星等其他行星體的轟擊下,經歷了劇烈的變化,生命可能無法生存。”物理中心。
這是確定一顆冰冷行星是否適合居住的另一個線索,也是一個非常酷的例子,說明物理學的界限如何不斷被突破。
該研究發表於物理評論快報。