
它既固体又是液体,比普通水冰浓密60倍,并且在温度下形成几乎与太阳表面一样热。
这是超级离子冰 - 科学家第一次在实验室里做到了。
长期以来,这种高压形式的水冰一直被认为存在于天王星和海王星。但是直到现在,它的存在只是理论上的。
“我们的工作提供了超级离子冰的实验证据,并表明这些预测不是由于模拟中的文物,而是在那些情况下捕获了水的非凡行为,”加利福尼亚州劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的物理学家马里乌斯·米洛特(Marius Millot)说。在实验室的声明中。米洛特(Millot)是一项描述这项工作的新研究的领导者。
科学家首先预测存在一个怪异的水相,该水相使该物质同时在30年前同时使该物质既可以固体又液体。它也比普通的水冰更浓密,因为它仅在极高的热量和压力下形成,例如在巨型行星内发现的水冰。在超电阶段,氢水分子中的氧气表现出色;氢离子像液体一样移动,在氧气固体晶格内。 [令人惊讶的奇怪的水物理学这是给出的
制冰很复杂。首先,该团队将水压入超湿立方结晶冰,其晶体形式与您在普通冰块中看到的晶体形式不同。为此,研究人员使用钻石砧细胞每平方英寸施加360,000磅(2.5 gigapascals(GPA)的压力;这大约是地球上大气压力的25,000倍)。接下来,研究人员使用激光驱动的冲击进一步加热了细胞并进一步压缩了细胞。每个晶体结构最多收到了高压高100倍的六个激光束。
米洛特说:“因为我们预压了水,而与冲击压缩的环境液水相比,冲击热的少。”这种新方法使研究人员“在高压下访问比以前的冲击压缩研究更冷的状态”。
一旦准备就绪,团队就会迅速移动以分析其光学和热力学特性。在压力波释放压缩之前,他们只有10到20纳秒即可执行工作,并且水溶解。结果很奇怪。他们发现,冰以8,540度(4,725摄氏度)的特殊性融化为每平方英寸2900万磅(200 GPA)的压力。这种压力约为地球上大气压力的200万倍。
“这是……令人难以置信的是,这些行星内数千度的冷冻水冰存在,但这就是实验所表明的,”加利福尼亚大学研究和行星物理学家伯克利分校的合着者雷蒙德·珍洛兹(Raymond Jeanloz)在同样的陈述中说。
新发现可以在内部提供行星的内部例如天王星和海王星。行星科学家认为,这些世界的内脏由质量高达65%的水,以及一些氨和甲烷组成。
先前的工作表明,这些行星将具有“完全流体”的热传输内部装饰,但是添加超级离子冰改变了图片。研究人员在声明中说,这项新的研究提出了“相对较薄的流体和大型'地幔”。
迷你巨型行星内饰的图片将确认十年前进行的计算机模拟试图解释怪异磁场在天王星和海王星。天王星的磁场偏离行星轴59度。海王星的磁极大约具有47度的倾斜度。与地球相比,这是极端的,地球只有11度倾斜。他们的磁场也可能有所不同。例如,天王星的田野可能像频闪一样打开和关闭。
对这些行星的更详细的研究必须等到航天器可用。幸运的是,NASA正在提议天王星和/或海王星航天器在接下来的几十年中的某个时候,这将缩小到这些行星。同时,实验者计划进一步推动其压缩,以模拟甚至更大的巨型行星(例如木星或土星)内部的条件。
基于研究的研究于2月发表在《自然物理学》杂志上。
关于现场科学的原始文章。