外太空的水和地球上的形態有什麼不一樣

水是一種簡單的分子，由兩個氫與一個氧相連，三個原子通常形成V形。科學家們證實了一種同時具有固體和液體的水。這是研究水的最新進展，也是一種看似簡單的物質，可以在許多不同的配置之間切換。加利福尼亞州勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的物理學家馬里烏斯米洛說：「這真是一件奇怪的事情。

這種新形態的水被稱為超離子水，由一個剛性的氧原子晶格組成，通過這個氧原子，帶正電荷的氫核移動。人們並不知道自然存在於地球上的任何地方，但它可能在太陽系中更加豐富，即可以像金屬一樣導電的超離子冰可以解釋天王星和海王星的不平衡磁場。

當擠壓時，氫和氧混合成其他晶體結構，科學家們現在已經發現十幾種不同形式的冰。理論家們在30年前就首次提出了超強離子水可能存在於極高的壓力和高溫狀態下。熱量融化了氫原子和氧原子之間的化學連接。高壓使得較大和較重的氧原子以固定的晶體排列堆積，而氫核或氫離子開始流過。這使得它像金屬一樣成為導電體，但電流由帶正電荷的離子攜帶而不是帶負電荷的電子攜帶。

加州大學伯克利分校的地球和行星科學教授雷蒙德·讓洛茲說：「這就像部分冰融化後形成的冰水混合物。」在新的實驗中，勞倫斯利弗莫爾的科學家首先在兩片金剛石施加每平方英36 萬磅的壓力，對水進行了擠壓。這份壓力相當於地球表面氣壓的25000倍，並且水被擠壓成一種稱為ice VII的冰，其比常規水密度大約60％。在室溫下為固體。每個金剛石細胞含有大約百萬分之一盎司的水。

研究人員隨後將裝在隨身行李中的壓縮冰塊帶到羅切斯特大學，在那裡用激光脈衝進行爆炸。這引起了持續10秒至20億分之一秒的衝擊波，將其加熱至數千度並施加超過地球大氣一百萬倍的壓力。這些條件存在於天王星和海王星內部，以及其他恆星周圍的眾多冰巨行星中。

其他小組在早些時候的實驗中已經製造出了可能是超離子導體的水，但是那些科學家並不能確定電流是否由離子而不是電子攜帶。在這裡，Millot博士和他的同事們捕捉到冰的光學外觀。如果電子在四處移動，它就應該是反射性的（這就是為什麼金屬是有光澤的）。相反，他們得到的冰是不反光的。這指出了離子是運動的，這是一塊超離子冰。超離子冰在約華氏8500度時融化成液體。普林斯頓大學化學教授Roberto Car說：「這是一個相當驚人的實驗，結果、理論和計算預測是一致的。」

超離子冰能夠幫助解釋天王星和海王星偏離中心的磁場，太陽系的第七和第八大行星被稱為冰巨行星，並在20世紀80年代被美國宇航局的旅行者2 號航天器短暫訪問過。而不是地球的核心產生的磁場，這些冰冷的天體領域可能是在行星內部超離子冰的外殼內產生的。Jeanloz博士說：「實驗和預測之間的協議提供了保證，科學家們開始了解分子在變化的溫度和壓力下通常會產生怎樣的基本物理特性，這足以用於實際應用。」

Car博士是在計算機模擬中探索超離子冰的科學家之一，他表示可能有幾種類型的超離子冰，氧原子在不同的晶體結構中以更高的壓力重新排列，這不容易測試。他說：「我總是對實驗人員的聰明才智感到驚訝。」他設計出了創造產生類似超離子冰的極端條件方法，以及驗證結果的棘手測量方式。（科技新發現 康斯坦丁/文）

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