网站图标 美妙的工程

科学家们在一个实验室里重现了在外星世界发现的热黑冰

科学家们发现了另一种人类以前不知道的水形式。这种形式被称为“热黑冰”,可能存在于天王星和海王星等行星的深处。

热黑冰的阶段被称为超级冰,它是在极高的温度和压力下产生的。结果,它导致水分子分离成组成它们的氢离子和氧离子。之后,氧离子聚集成一个立方体的晶格,氢离子在晶格周围自由移动。因此,这种排列使这种导电率高,密度低,颜色深。

这种水的状态已经在理论上进行了讨论,并在20世纪90年代提出了实验证据。然而,科学家们产生超离子导体冰在2019年的实验室里第一次。尽管如此,它只存在了几分之一秒。

阿贡国家实验室的一组科学家现在已经成功地制造了稳定的超离子冰,这种冰可以持续足够长的时间进行分析。首先,压力是通过挤压一个在钻石砧细胞中的水样本来施加的,然后用激光加热水。最后,一种叫做高级光子源(APS)的强x射线激光器被用来成像样品中原子的排列,从而找出水处于什么样的相位。

超级冰在627°C到1627°C(1160°F到2960°F)之间的温度和20吉帕斯卡的压力下开始出现。

该研究的合著者Vitali Prakapenka说:“这很令人惊讶——每个人都认为这个阶段不会出现,除非你的压力比我们最初发现它的时候高得多。”“但多亏了一些强大的工具,我们能够非常准确地绘制出这种新冰的属性,它构成了物质的新阶段。”

研究这一阶段的水将有助于理解行星的形成,它将给科学家在寻找外星生命时在哪里寻找的方向。这一阶段的冰可以在像天王星和海王星这样的冰巨行星上发现。

对于水的相的理解仍有很大的空间。它的电导率、粘度和稳定性等特性必须确定,以了解与其他盐混合时会发生什么。

这项研究发表在杂志上自然物理