
它既固體又是液體,比普通水冰濃密60倍,並且在溫度下形成幾乎與太陽表面一樣熱。
這是超級離子冰 - 科學家第一次在實驗室裡做到了。
長期以來,這種高壓形式的水冰一直被認為存在於天王星和海王星。但是直到現在,它的存在只是理論上的。
“我們的工作提供了超級離子冰的實驗證據,並表明這些預測不是由於模擬中的文物,而是在那些情況下捕獲了水的非凡行為,”加利福尼亞州勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室的物理學家馬里烏斯·米洛特(Marius Millot)說。在實驗室的聲明中。米洛特(Millot)是一項描述這項工作的新研究的領導者。
科學家首先預測存在一個怪異的水相,該水相使該物質同時在30年前同時使該物質既可以固體又液體。它也比普通的水冰更濃密,因為它僅在極高的熱量和壓力下形成,例如在巨型行星內發現的水冰。在超電階段,氫水分子中的氧氣表現出色;氫離子像液體一樣移動,在氧氣固體晶格內。 [令人驚訝的奇怪的水物理學這是給出的
製冰很複雜。首先,該團隊將水壓入超濕立方結晶冰,其晶體形式與您在普通冰塊中看到的晶體形式不同。為此,研究人員使用鑽石砧細胞每平方英寸施加360,000磅(2.5 gigapascals(GPA)的壓力;這大約是地球上大氣壓力的25,000倍)。接下來,研究人員使用激光驅動的衝擊進一步加熱了細胞並進一步壓縮了細胞。每個晶體結構最多收到了高壓高100倍的六個激光束。
米洛特說:“因為我們預壓了水,而與衝擊壓縮的環境液水相比,衝擊熱的少。”這種新方法使研究人員“在高壓下訪問比以前的衝擊壓縮研究更冷的狀態”。
一旦準備就緒,團隊就會迅速移動以分析其光學和熱力學特性。在壓力波釋放壓縮之前,他們只有10到20納秒即可執行工作,並且水溶解。結果很奇怪。他們發現,冰以8,540度(4,725攝氏度)的特殊性融化為每平方英寸2900萬磅(200 GPA)的壓力。這種壓力約為地球上大氣壓力的200萬倍。
“這是……令人難以置信的是,這些行星內數千度的冷凍水冰存在,但這就是實驗所表明的,”加利福尼亞大學研究和行星物理學家伯克利分校的合著者雷蒙德·珍洛茲(Raymond Jeanloz)在同樣的陳述中說。
新發現可以在內部提供行星的內部例如天王星和海王星。行星科學家認為,這些世界的內臟由質量高達65%的水,以及一些氨和甲烷組成。
先前的工作表明,這些行星將具有“完全流體”的熱傳輸內部裝飾,但是添加超級離子冰改變了圖片。研究人員在聲明中說,這項新的研究提出了“相對較薄的流體和大型'地幔”。
迷你巨型行星內飾的圖片將確認十年前進行的計算機模擬試圖解釋怪異磁場在天王星和海王星。天王星的磁場偏離行星軸59度。海王星的磁極大約具有47度的傾斜度。與地球相比,這是極端的,地球只有11度傾斜。他們的磁場也可能有所不同。例如,天王星的田野可能像頻閃一樣打開和關閉。
對這些行星的更詳細的研究必須等到航天器可用。幸運的是,NASA正在提議天王星和/或海王星航天器在接下來的幾十年中的某個時候,這將縮小到這些行星。同時,實驗者計劃進一步推動其壓縮,以模擬甚至更大的巨型行星(例如木星或土星)內部的條件。
基於研究的研究於2月發表在《自然物理學》雜誌上。
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