并非所有的水冰都是一样的。锁定在内部的分子排列会根据其形成时的压力和温度条件而发生显着变化。
我们知道冰有 18 种不同的相，有些是自然发生的，有些只在实验室条件下看到。
三年前，一组研究人员调整了一个现有的冰结构，将其转变为一种他们称之为冰β-XV。现在，该团队的成员已经确定了其确切的晶体结构，回答了有关其形成方式的问题，并将其命名为“ice XIX”。
这一发现可以帮助我们更好地了解冰在与地球上发现的条件截然不同的外星条件下如何形成和表现。
你在冰箱里看到的冰，或者从天上掉下来的雪花或冰雹，是地球上最常见的天然冰。这被称为冰I，它的氧原子排列成六角形网格。然而，该结构是几何上的挫败感，氢原子更加无序。
当冰 I 以某种方式冷却时，除了氧原子之外，氢原子也可以周期性地变得有序。这就是实验室中的科学家如何创造出不同相的冰，这些冰的晶格比其无序的母体形式更加有序。
奥地利因斯布鲁克大学的物理化学家团队已经与该研究团队合作了一段时间。冰相VI。这是自然界中存在的冰形式之一，但仅在比海平面大气压高 10,000 倍（约 1 吉帕斯卡）的非常高压下，例如在地幔中发现的冰，或包裹在地核周围的冰。土星的卫星泰坦。
与冰I一样，冰VI也相对无序。它的氢有序形式，冰 XV，仅大约十年前发现。它是通过在 1 吉帕左右的压力下将冰冷却到 130 开尔文（-143 摄氏度，-226 华氏度）以下而产生的。
几年前，通过改变这个过程，研究人员创造了另一种冰相。他们减慢了冷却速度，将温度降至 103 开尔文以下，并将压力增加至 2 吉帕斯卡。这产生了与冰 XV 不同的第二种氢分子排列，他们将其标记为冰 β-XV。
验证冰是一个单独的相是一个单独的障碍，需要用“重”水代替普通水。正常氢的原子核中没有中子。另一方面，重水以氘为基础，氘是氢的一种形式，原子核中有一个中子。
为了弄清楚晶格中原子的顺序，科学家需要散射原子核中的中子，因此普通氢原子不会切割它。
“不幸的是，这也改变了制冰过程中订购的时间尺度，”物理化学家托马斯·勒廷说因斯布鲁克大学。
“但是博士生托比亚斯·加塞尔（Tobias Gasser）提出了一个关键的想法，即在重水中添加百分之几的普通水 - 结果证明这极大地加快了订购速度。”
这使得团队能够获得拼凑晶体结构所需的中子数据。正如他们所认为的，它与冰 XV 不同，因此获得了官方的地位，即第十九个已知阶段，冰 XIX。
这使得这对兄弟相成为已知的第一个具有相同氧晶格结构但氢原子排列不同的兄弟相。
“这也意味着现在首次有可能在实验中实现两种有序冰形态之间的转变。”洛尔廷说。
该研究发表于自然通讯。
