超离子冰真实存在吗（科学家证实超离子热冰的存在）

超离子冰真实存在吗（科学家证实超离子热冰的存在）冰七的晶体结构美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家们最近直接观察到这一物质。在太空的真空中，水不能以液体形式存在。 它在-270摄氏度（即宇宙的平均温度）下立即沸腾并蒸发，然后逐渐变成冰晶。但据推测，在极高压环境中，情况恰恰相反：即使在极高的温度下，水也会固化。美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室

科学家证实超离子热冰的存在

科学家已经证实存在超离子热冰物质，这种物质可以在数千度的热量下保持固态。

由于巨大的压力，这种奇异形式的冰存在于天王星和海王星等巨大冰行星的内部结构当中。

在地球表面，水的沸点和冰点变化很小， 一般在非常热时沸腾，在寒冷时冻结。 但这两种状态的变化都随着压力变化改变的。这就是为什么在更高的海拔高度水的沸点更低。

在太空的真空中，水不能以液体形式存在。 它在-270摄氏度（即宇宙的平均温度）下立即沸腾并蒸发，然后逐渐变成冰晶。

但据推测，在极高压环境中，情况恰恰相反：即使在极高的温度下，水也会固化。

美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室

美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家们最近直接观察到这一物质。

冰七的晶体结构

他们利用“冰七”（Ice VII） ，这是冰的结晶形式，超过地球大气压力的30000倍，或3千兆帕斯卡，并用激光轰击它。 冰七是一种冰的立方晶系结晶。可以由30亿帕液态水降至室温后制备，或是将冰六在低于95开氏度的条件下减压制备。轰击产生的冰具有导电的离子流，而不是电子，这就是它被称为超离子冰的原因。

现在科学家们已通过后续实验证实了这一点。 他们提议将新物质命名为“冰十八”（Ice XVIII）。

在之前的实验中，科学家们只能观察到一般性质，如能量和温度;，其内部结构的细节仍然难以捉摸。 因此他们设计了一个使用激光脉冲和X射线衍射的实验来揭示超离子热冰的晶体结构。

物理学家Federica Coppari说：“我们想确定超离子水的原子结构，但考虑到预计这种难以捉摸的物质状态稳定的极端条件，将水压缩到这样的压力和温度并同时拍摄原子结构的快照是一项非常困难的任务，这需要一种创新的实验设计。”

强压和激光创造出了冰18

设计方案如下：首先，在两个钻石砧之间放置一层薄薄的水。 然后使用六个巨型激光器以逐渐增加的强度产生一系列冲击波，以在高达100-400千兆帕斯卡或地球大气压力的1到4百万倍的压力下压缩水。同时，它们产生的温度在1650至2760摄氏度之间（太阳表面温度为5505摄氏度）。

该实验使得水在压缩时会冻结，但由于压力和温度条件只能保持几分之一秒，物理学家不确定冰晶是否会形成和生长。

因此，他们使用激光在16个额外的脉冲上喷射一小块铁箔，产生一股等离子体，在恰当的时间产生X射线闪光。 这些闪光从内部的晶体衍射，显示压缩水确实冷冻和稳定。

Coppari说：“我们测量的X射线衍射图谱是在超快冲击波压缩过程中形成的致密冰晶的明确标志，证明来自液态水的固体冰的成核速度足以在实验的纳秒时间尺度内观察到。” 。

这些X射线显示出前所未见的结构：每个角上都有氧原子的立方晶体，以及每个面中心的氧原子。

劳伦斯利弗莫尔国家实验室的物理学家Marius Millot表示：“找到氧气晶格存在的直接证据，解决了超离子水冰存在的谜题。这为我们去年收集的超离子冰存在的证据提供了额外的力量。”

天王星

这一发现结果揭示了海王星和天王星等冰巨行星如何能够拥有如此奇怪的磁场 ，以奇异的角度倾斜，以及不会绕行星行进的​​赤道的原因。

以前，人们认为这些行星有一个离子水和氨的流动海洋代替地幔。

但该团队的研究表明，这些行星可以像地球一样具有坚固的地幔，但是由热的超离子冰而不是热的岩石制成。 由于超离子冰具有高导电性，这可能会影响行星的磁场。

海王星

Millot认为：“因为天王星和海王星内部条件下的水冰有晶格，我们认为超离子冰不应像液体一样流动，如地球的流体铁外核。相反，超离子冰可能会以地球地幔坚固的岩石组成存在。这可以极大地影响我们对冰巨行星的内部结构和演化的理解。”

该研究发表在《自然》杂志上 。