科学家认为他们终于发现了一种全新类型的水冰，称为超离子水，水同时是固体和液体，可能教会我们更多关于这方面的知识最通用的物质并导致新材料的开发。
超离子水的想法实际上已经存在了几十年——人们相信它存在于像这样的行星的地幔内和海王星——但到目前为止，还没有人能够在实验中证明它的存在。
这项新研究背后的研究人员团队向前迈进了一步，他们能够从高压冰和一系列强大的激光脉冲中产生超离子水。
这种组合提供了我们在地球上无法自然获得的温度和压力，让我们第一次真正看到这种神秘的水。
“这些都是非常具有挑战性的实验，因此看到我们可以从数据中学到很多东西真是令人兴奋，”团队成员之一说道加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室 (LLNL) 的物理学家 Marius Millot。
“特别是我们花了大约两年的时间进行测量，又花了两年的时间开发数据分析方法。”
水分子由两个氢原子与一个氧原子以 V 形连接而成。 当分子冷却时，分子之间的弱力变得更加明显，导致它们在水结冰时被推开。
在超离子水中，强烈的热量会破坏水分子原子之间的键，留下氧原子的固体晶体结构，以及它们之间的氢核或离子流，同时形成固体和液体。
“这真是一个奇怪的”，米洛特告诉肯尼思·张 (Kenneth Chang)纽约时报。
首先，水穿过两层钻石层，对水施加超过地球压力一百万倍的压力，形成一种特殊的冰，称为冰七，在室温下保持固态。
在一个单独的实验室，持续十亿分之一秒至二十亿分之一秒的激光冲击波被发送穿过冰，导致极端条件足以产生超离子水。
冰的初始预压缩使研究人员能够在所有物质蒸发之前将冰推至更高的温度。
激光驱动的冲击压缩完成了这个过程。 (M. Millot/E. Kowaluk/J.Wickboldt/LLNL/LLE/NIF)
通过捕捉冰的光学外观，科学家们能够确定在材料中移动的是离子而不是电子，因为它的外观是不透明的而不是闪亮的。
现在我们知道超离子冰确实存在，它可以帮助解释天王星和海王星相当偏离中心的磁场，科学家将这种差异归因于它们地幔内的超离子冰壳。
这也是分子如何在极端温度和压力下发挥作用的另一个有价值的例子，进一步说，我们甚至可以通过操纵分子的反应方式来设计具有特定性能的新材料。
“在可用计算资源增加的推动下，我觉得我们已经到达了一个转折点，”一位研究人员说，来自 LLNL 的物理学家 Sebastien Hamel。
“我们现在正处于一个阶段，可以运行足够多的模拟，以足够详细的方式绘制极端条件下材料相图的大部分，以有效支持实验工作。”
该研究发表于自然物理学。
