水在2000多度高溫下竟能結冰?科學家造出神秘超級冰:冰十八!

2020-12-06 徐德文科學頻道
雷射衝擊水分子/勞倫斯利弗莫爾國家實

水是地球生命的源泉。構成我們身體的物質絕大部分是水,在地球上雕琢地形,塑造生命環境的是水,嗯,或者也可以說,還有它的另外兩種相態,水蒸氣和冰,也參與了46億年轟轟烈烈,滄海桑田的地球改造過程。

羽狀冰/資料圖

然而你如果認為一氧化二氫就只有這三種狀態,那就大錯而特錯了。事實上光是冰,就至少有幾種非冰晶結構,以及17種結晶態——不對,現在是18種了,來自美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的科學家已經製造出了一種溫度高達2000多度的超級冰(superionic ice)。

冰十八藝術想像圖/勞倫斯利弗莫爾國家

看到這裡,你可能已經滿腹疑問了,水在0度結成冰,100度蒸發成水汽,連3歲小兒都知道的道理,怎麼可能有2000多度的冰呢?事實上水0度成冰和100度蒸發,都是在一個標準大氣壓的理想狀態下實現的,如果對水施加不同的壓力,當然就可以在不同的溫度下相變成另一種狀態。

科學家們在1988年就預測了超級冰的存在,並於去年首次在來自地球深處的鑽石中,觀測到了超級冰冰七(冰VII)存在的證據(地球深處發現神秘超級冰)。而勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的科學家,最近在x射線和高能雷射的幫助下,更是直接製造出了一種全新的超級冰。

研究人員利用羅切斯特大學雷射能量學實驗室的Omega雷射器,產生了6束高能雷射,對夾在兩顆鑽石之間的水分子進行了15納秒的高壓衝擊,這時水分子受到的壓力已經達到了地球中心的壓力,而溫度也升高到2000多度,相當於地心溫度或太陽表面溫度的一半。此後,科學家們立刻用X射線拍攝樣本,檢測形成的物質。結果表明,水在幾納秒內凝固成了納米尺寸的冰粒,這種冰粒不同於地球上以前見過的任何冰相,研究人員已將它命名為冰十八(ice XVIII)。

你可能已經暗暗咋舌了,冰十八需要如此極端的條件才能形成,只怕在整個宇宙中都不可能找到它的存在了。然而情況並沒有這麼悲觀,根據科學家們的說法,在我們太陽系中可能就大量存在這種神秘的超級冰,甚至比整個地球的質量還要大得多。這是因為太陽系邊緣還有兩顆巨大的冰巨行星——天王星和海王星,它們的質量比地球大十多倍,其成分中又絕大多數是水,所以科學家們認為,在它們表面8000公裡以下的深處,可以形成這種超級冰的厚實地幔。

這項研究發表在5月8日《自然》雜誌上。

相關焦點

  • 水在2000多度高溫下竟能結成冰?科學家造出神秘超級冰!
    在小說裡,作者聲稱任何與冰九接觸的液態水,都會立即被凍結,最終導致世界上所有的海洋都變成了冰面。令人震驚的是,加利福尼亞州勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(LLNL)的科學家們,竟然打造出了與小說中描繪得同樣狂野的「超級冰」。
  • 這種水能在2000℃的高溫下結冰?科學家稱這為「冰十八」
    大家在平時應該經常看到水吧,它雖然是一種液體,動物每天都會吸收一定量的水,這樣才可以讓自己的身體器官都運轉起來。水的重要性實在是不必多言了,不管是海洋生物還是陸地植物,都需要水。大家也早就已經知道了,水並不僅僅只有液體狀態,它具有三種存在狀態,這三種狀態還可以互相轉化。
  • 水在零度以上不能結冰?科學家:2000的高溫能結成超級冰
    在我們的認知裡,水有三種不同的狀態。常溫下的水是液態水,也是我們經常見到或者喝到的水;零度以下水就會結成冰,也就是水的固態了;100度的水就能變成水蒸氣,也就是水的氣態了。100度以上水到底會變成什麼,沒有人去想過,也沒有人去實驗過,但是今天有人居然告訴我2000度的高溫產生了超級冰,太不可思議了,超級冰真的存在嗎?
  • 水在2000℃高溫下竟可以結冰?科學家發現水的第20種形態:冰十八
    其中第18種冰(第20種水)的溫度可以高達2000℃,被稱為「冰十八」,第19種冰則是我國科學家發現且證實的。 實際上我們之所以擁有這個常識,是因為我們生活在標準大氣壓的環境下。如果氣壓改變,水的一些性質就會發生變化,就像是高原上氣壓低沸點可能只有八九十度。
  • 水被證實能在2000度高溫下凝固,科學家實驗室中造出超級冰:冰18
    水在地球自然條件下有三種狀態,常溫液態,零下固態,100度也可以變成氣態,但大家是否知道,水在高溫狀態下,有的時候還真的未必就會變成氣態,也可以結冰的。在之前,就已經有科學家做過實驗了,證明水還真的可以變成另一種固態,被稱作為超級冰——冰18。
  • 水在1650度高溫結冰了?神秘冰18被造出,科學家:存在地外世界
    水就只有液態、氣態和固態這3種形態嗎?當然不是,除了這三種常見基本形態外,光結晶態之前就已經被製造出了17種,但這並不是全部,因為現在科學家又製造出了另一種新的結晶態,它被稱為冰-18,英文名字為Ice XVIII,一種產生在1650至2760攝氏度之間的超級冰。看到這裡,是不是有點丈二金剛了?水在這麼高溫度下還能結晶,是騙人的吧!但這是事實。
  • 科學家發現水的新形態,原來2000度的高溫下,還能結成冰!
    科學家發現水的新形態,原來2000度的高溫下,還能結成冰!水是生命之源,我們深知水的重要性,地球上的生物都離不開水。人人都知道,水有三種形態,在常溫下是一種液態水,如果溫度低於零下攝氏度,又會變成固態冰,當溫度達到100攝氏度時,又會變成水蒸汽,隨著溫度的變化而發生變化。
  • 冰不僅僅在0℃以下形成,在2000℃的高溫下也可以結冰
    在標準大氣壓下,當水的溫度達到100℃ 的時候,就會沸騰,這時候水就會變成氣態的水蒸氣;當水的溫度是處於0℃至100℃之間的時候,水就是液體的狀態;當水處於0℃以下的時候,水就會轉變成為固態,也就是我們常說的冰。
  • 冰18是什麼?水在2000℃的高溫下可以結冰,你能想像嗎
    冰18是什麼?水在兩千多度的高溫下可以結冰嗎?我們平常見到的水形態有三種,液態流動的水、固態凝結的冰還有蒸發為氣態的水蒸氣。其實自然界中還有很多特殊形態的水。比如說將冰箱裡凍了幾個小時的礦泉水,拿出往桌子上用力一放,液態的水就會迅速結冰。
  • 多高的壓力可以將水壓成冰?400萬大氣壓,2000度的「超級冰」
    利用高能雷射轟擊產生的高溫高壓的條件,研究人員觀察到一種在2000攝氏度下才會融化的「超級冰」。常識告訴我們,水在零度結冰,一百度沸騰。然而我們在熟練運用這個常識的同時,往往忽略了一個基本的前提條件,就是水的這些常見性質都存在於一個標準大氣壓的理想狀態下。
  • 在2000℃高溫下,水可以結成冰?或與這2顆星球有關係!
    在2000℃高溫下,水可以結成冰?或與這2顆星球有關係!對於地球上的生物來說,水資源是非常重要的,任何生物離開水都無法生存下去,水資源也是構成人體必需的元素。在普通人的認知裡面,水只有這三種形態而已,如果你真的是這樣認為,那你就大錯特錯了,根據現在科學家的研究來看,水並非只有固態,液態,氣態這三種形態,僅僅是冰,科學家在研究的過程當中就發現了17種結晶的形態,又在近兩年的時間內發現了19種和18種,這對於我們來說是有些不可思議的,水怎麼還會有如此多的形態呢?今天我們著重要說的是第18種冰。
  • 水不止在0度以下會結冰,105度的高溫也能結冰
    水對於人身體中的重要成份自然不言而喻,此外對於水的特性也可以說是相當熟悉了。在初中時期就曾學過水會在100度的時候沸騰,在0度或者0度以下時會結冰大家對此想必都不陌生,早已將此認為是自然定律,那麼下面這一舉動一定會顛覆你對於水的認知。
  • 水在2000攝氏度高溫下會結冰,科學家由此揭開了天王星磁場之謎
    液態鐵含有很多帶電粒子,帶電粒子會在壓力作用下向壓力較低的地幔運動。運動的液態鐵導電流自然而然形成了一個永久性的磁場,由此產生了穩定性的南磁極、北磁極。按照慣性思維,宇宙中的其他星球應該也和地球一樣,擁有南北兩個磁極。但事實卻並非如此,僅僅是在八大行星之中,就有天王星和海王星兩個例外。
  • 科學小實驗|滴水成冰,常溫下能讓水瞬間結冰的神奇「魔法」
    可惜現在的天氣還不能結冰。米妮突然想到一個實驗,常溫下也能滴水成冰,這是真的嗎? 11月、12月,30天加上。。。說到結冰,我想到一個神奇的小實驗,不用等到冬天也能滴水成冰! 真的嗎?現在的天氣,可以滴水成冰?太神奇了,我們試試看吧!
  • 科學家發現:水在超高溫下會變成黑色晶體,神秘的「冰18」
    水是我們在常見不過的物質,也是生命生存必不可少的條件。然而水本身也存在著諸多的秘密,比如冷脹熱縮現象,就跟絕大部分物質截然不同。最近,科學家們又在水的身上發現了第18個秘密,那就是在超高溫加熱下,水不但不會變成水蒸氣,反而會變成黑色的晶體。這是怎麼回事呢?
  • 7號超級冰究竟是什麼物質?為何能在幾小時內凍結地球上的海洋?
    眾所周知,水有三種形態,分別是氣態,固態,液態。在常溫下,水通常是液態的,當溫度上升至沸點時,水會逐漸從液態變為氣態;當溫度下降至零攝氏度時,水會從液態變成固態。在我們的日常生活中,最常見到的就是這三種形態。然而,這並意味著水就只有這3種形態,據科學家研究發現,水的形態足足有19種之多。
  • 科學家通過實驗證明:「冰十八」可在極端環境下形成
    在科特·范尼加特(Kurt Vonnegut)的經典科幻小說《貓的搖籃》(Cat's Cradle)中,主角意外接觸到了一種獨特形態的水,它就是在室溫下呈現固態的
  • 100度的水會變成水蒸氣,到105度居然會「結冰」!這是為什麼呢?
    在小編最早接觸水的組成時是在初中的時候學過一個水是由兩個氫原子和一個氧原子組成的,但是分子也是非常小的,1ml中大約含有上萬個水分子,經過這麼一分析,原來水中有這麼多的原子,是不是覺得在我們日常生活中覺得很平常的水其實也很神奇呢?然而神奇不止於此。我們都知道,水在100℃會沸騰,在0℃時會結成晶體,也就是我們俗稱的冰。
  • 水溫達到100度就會沸騰,水溫達到105度會結冰!到底是怎麼回事呢
    水溫達到100度就會沸騰,水溫達到105度會結冰!到底是怎麼回事呢水是地球上一切組織的基本物質假如沒有了,連動物也生存不下來,沒有了水就是這樣。水在地球上,存在的意義很大,而且地球上71%的面積都是水域,大陸只佔了29%。但是能用的水卻不多,但水只能用7%左右,其他的都是海水。
  • 我國研究人員證實了水結冰過程中臨界冰核的存在
    他們證實了水結冰過程中臨界冰核的存在,並給出了臨界冰核的尺寸和過冷溫度的相互關係。從「簡單」問題出發自然界的物質在特定條件下會自發從一個狀態變成另一狀態。例如,低溫下的水會結成冰,這被科學家們稱為「相變」。吉布斯等人提出相變的「經典成核理論」,預言相變需要經過「成核」過程。近年來,這一經典理論受到新實驗證據的質疑。