困擾人類150年的謎題：冰面為何是濕的

北海道大學某團隊的科學家用先進的光學顯微鏡解開了一個150年歷史的謎團：零下環境中冰晶的表面為什麼會融化。

「冰面是濕的。」自150多年前英國科學家法拉第提及這個被稱為表面融化的現象起，為何零下環境里冰面的水不結冰的問題一直懸而未決。

該團隊的研究意圖揭示表面融化的深層機理。他們使用一個與奧林巴斯公司合作研發的特殊的光學顯微鏡以觀察表面的水薄層，又稱准液態層，在各種溫度和蒸氣壓下是如何產生和消失的。

研究者們發現，水薄層不會均一、完全地濕潤冰面，這與傳統觀點相悖。所以，准液態層無法維持穩定平衡態，並因此蒸發。

進一步地，該團隊發現在過飽和或不飽和蒸氣壓條件下，准液態層僅形成於冰面生長或升華的時候。這一發現有力地表明准液態層是通過蒸氣生長和冰升華而形成的一個亞穩定轉變態，但它並不穩定。

准液態層轉變為部分濕潤的過程。一開始，冰面完全被准液態層覆蓋。6秒之後准液態層變為了水滴。

「我們的結果與傳統認為準液態層穩定的觀點相反，」北海道大學的第一作者Ken-ichiro Murata說。「但通過比較濕潤和乾燥表面的能態可以推斷出，准液態層無法維持穩定。表面融化在多種現象中扮演了重要角色，如冰面潤滑、臭氧空洞的形成以及雷暴雲中的電荷積累等。我們的研究也許能有助於對它們的理解。」

該研究也許能為其他晶體表面融化的理解提供一個通用的框架。

[滷雞爪子 via Science Daily]

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