并非所有的冰都是一样的。 在远离这个世界的思乐冰的遥远国度,冰川融化,以及冰桶挑战,水以奇怪的方式硬化成固态,这在地球上是不可能的。
现在,科学家们第一次成功地捕捉到了这些外星的、超凡脱俗的冰在结晶过程中的情况? 将水结冰记录到一个称为冰七(又名“冰七”)在实验室的极端受控条件下进行。
“这些用水实验是此类实验中的第一个,使我们能够见证宇宙中最丰富的分子之一从无序到有序的基本转变。”地球物理学家阿里安娜·格里森说来自新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室。
可是等等 ? 如果您想知道 Ices I 到 VI 发生了什么,那么您会遇到另一件事。 实际上已知大约有20个冰的结晶相,而且只有他们两个? 六角形冰和? 地球上自然发生。
六角冰,又称冰Ih(冰一小时),是人类在地球表面接触过的几乎所有冰冻水的结构,而(冰IC,或冰 c) 被认为有时是在我们星球的高层大气中形成的。
冰七。 图片来源:阿里安娜·格里森
所有其他类型的冰只会出现在地球上没有的极端温度或压力条件下。 有时科学家可以在实验室中复制这些参数并,而在其他时候他们,实际合成太困难。
就冰七号而言,这种令人难以置信的致密形式被认为是当冰冷的行星体在太空中碰撞时自然发生的,给任何被挤压的液态水分子带来了巨大的压力。
为了重现这种假设碰撞的强度,格里森的团队向含有液态水的小细胞附近的一层金刚石发射激光。
这样做会使钻石蒸发并产生强烈的冲击波,将水压缩到比海平面地球大气压高约 50,000 倍的压力,并引发从液体到固体的相变。
在同一时刻,来自频闪 X 射线激光的脉冲对水的转变进行了成像,提供了地球上第一个冰 VII 结晶的记录。
“这真的就像一个微小的火箭效应,”格里森告诉 Space.com 的 Sarah Lewin。
“我们发现,只需通过移动冲击波,我们就可以将液体转变为固体。在那么短的时间内?它真的只有几纳秒,那是十亿分之一秒?我们用这些超快的探测器进行探测和明亮的 X 射线脉冲。”
据该团队称,这种激光装置可以帮助科学家在结晶时捕捉到一些其他神秘的冰结构? 我们从研究这些分子转变中可以学到的东西并不纯粹是理论上的。
例如,对于冰七号,了解冰晶在冰冷的卫星和彗星上如何形成可以帮助我们为未来的太空探索做好准备,例如木星的卫星欧罗巴,并帮助我们理解为什么撞击坑会在饱受摧残的地外景观上形成这样的形状。
加州大学戴维斯分校的行星科学家莎拉·斯图尔特(未参与这项研究)表示,对此类见解的需求并不缺乏。
“观察太阳系中随处可见的基本材料,以了解动态压力下会发生什么,”她告诉我们太空网,“作为一名材料科学家,你会吃掉这个。”
研究结果报告于物理评论快报。