多高的壓力可以將水壓成冰?400萬大氣壓,2000度的「超級冰」

2020-12-05 關注未來世界

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。如果對水施加更高的壓力,就會發現一些不尋常的現象。

早在1988年,就有科學家通過理論預言了「超級冰」的存在,在2018年,又有一批科學家首次在從地球深處開採的鑽石中,發現了一種特殊狀態的冰,稱為「冰VII」(讀作冰七)。

超級冰既是固體又是液體

為了獲得人造「超級冰」,研究人員使用了世界上最強大的雷射器之一,英國羅切斯特大學雷射能量學實驗室的OMEGA雷射。他們將薄薄的一層水壓在兩層金剛石之間,施加的壓力超過一百萬大氣壓,這一步驟稱為預壓縮,可以將水壓成「冰VII」。下一個步驟叫做衝擊壓縮,用六束高能雷射轟擊「冰VII」,持續時間為10-20納秒,雷射產生的衝擊波,壓力可以達到100萬到400萬倍大氣壓,相當於地心壓力,溫度是在1815到2760攝氏度之間,相當於地心溫度的一半。在這種極端條件下,水被壓縮成緻密的晶體,科學上稱為「冰XVIII」(讀作冰十八)。

六束高能雷射轟擊產生超級冰

「冰XVIII」是一種超離子態的冰,為了分析它的結構,研究人員使用了16個額外的雷射脈衝轟擊鐵箔,產生能夠照亮晶體的X射線,在納秒時間軸上觀察「冰VII」在雷射轟擊下轉變成「冰XVIII」的過程,獲得了屬於「冰XVIII」晶體結構的獨特的X射線衍射圖。

海王星的內核或許是熱的

在地球上通過人為努力,將水壓成冰是十分困難的。然而,在宇宙中則並不一定是難事。科學家認為,在宇宙中許多地方,都有可能存在「超級冰」。例如,天王星和海王星都屬於冰態巨行星,曾經有報導稱,在它們的表面曾經觀察到神秘的冰狀物質,根據理論推算,在它們表面8000公裡以下的深處,具備形成「超級冰」的條件。雖然目前還沒有獲得「超級冰」在宇宙中存在的直接證據,但是既然在地球上都能產生這種高溫高壓冰,那麼天王星、海王星的內核會不會也是滾燙的呢?如果這是真的,就可以解釋天王星和海王星的磁場偏離中心的奇異現象。總之,"超級冰"帶給科學家更多的遐想空間。

天王星是個大塊頭

結語

水是我們生活中再常見不過的物品,在科學實驗室裡卻能展露出2000攝氏度不融化的的奇特性質。小編表示嘆服。

這一發現由美國加州勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(Lawrence Livermore National Laboratory,簡稱LLNL)的科學家發表在《自然》雜誌上。

相關焦點

  • 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!
    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)。,怎麼可能有2000多度的冰呢?
  • 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」。
  • 科學家:2000的高溫能結成超級冰
    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。
  • 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。
  • 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。通過日常生活我們知道,水是由三種形態的,我們平時所看到的水這種物質是液態的,在溫度到達零攝氏度的時候,水的形態可以變成冰,也就是固體的,在溫度高達100攝氏度之後,水會變成液態,也就是我們所看到的水蒸氣。水的形態是怎樣的,這和水所處的環境有著非常大的關係。
  • 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。
  • 大學生擰瓶蓋被冰可樂炸成手指骨折,專家:威力有幾個大氣壓
    背後原因讓人後怕》)烈日炎炎,一瓶冰可樂下肚會讓人感到無比愜意。但在長沙的小袁,一瓶冰可樂掉在地上,他撿起開蓋時,手指不慎炸成骨折。那麼,冰可樂什麼情況下會發生爆炸?爆炸的可樂對人體到底可以造成多大的傷害?
  • 馬裡亞納海溝深10862米,水壓高達1100個大氣壓,水會壓成固體嗎
    據科學家稱,海洋中的溫度與陸地中的溫度差異非常大,一旦到海底,溫度變化的幅度就會小很多,即使到達萬米深的海底,溫度也在0攝氏度以上。可馬裡亞納海溝的水壓高達1100個大氣壓。在如此高壓下,馬裡亞納海溝內可活下來的生物非常少。因為裡面的氣壓猶如一座大山會將生物壓到根本無法呼吸。眾所周知,水以固液氣三種形態存在。
  • 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。
  • 末日武器「7號冰」的冰巨星:海王星,到底有多可怕?
    冥王星被踢出太陽系之後,天王星和海王星就成了太陽系的行星邊界,儘管兩顆行星發現過程,但它們的結構形成了一種非常典型的天體:冰巨星,它介於地球和巨行星之間(類木行星),在天文學家眼中,這種結構的行星有一種非常可怕的存在!
  • 末日武器「7號冰」的冰巨星:海王星,到底有多可怕?
    冥王星被踢出太陽系之後,天王星和海王星就成了太陽系的行星邊界,儘管兩顆行星發現過程,但它們的結構形成了一種非常典型的天體:冰巨星,它介於地球和巨行星之間(類木行星),在天文學家眼中,這種結構的行星有一種非常可怕的存在!
  • 自己動手做冰咖啡/冰拿鐵,超級簡單!
    ,這個時候,來杯冰咖啡,生活才圓滿!| 精品掛耳咖啡 ,掛在高杯上,用熱水手衝,按90度左右的熱水,注水量120ml左右,咖啡即成;(可提前將冰塊放在杯子裡,直接手衝掛耳成冰咖啡;也可以在手衝完熱咖啡後加入冰塊;假如用的是玻璃杯,則先加入冰塊,衝的過程更好看;冰塊的用量在80-100g)
  • 有人說恐怖的末日武器叫「七號冰」,就在海王星上,是真的嗎?
    網絡上出現了一種最恐怖的末日武器流言,就是所謂的「7號冰」。這種流言的核心是,只要誰把一塊「7號冰」丟進海洋,幾天內全球就會凍結,人類和生物全部滅亡;如果一顆小行星上有這種「冰」,撞到地球不管其大小,都將導致地球毀滅。還說在海王星上,就是這種「7號冰」的世界,只要恐怖分子前往海王星弄一點回來,就可以訛詐全人類,因此海王星也太可怕了。難道世界末日就要來臨了?
  • 有人說恐怖的末日武器叫「七號冰」,就在海王星上,是真的嗎?
    隨著進入海王星大氣層的深度,壓力將越來越大,在巨大的壓力和高溫下,氣態會漸漸相變成液態。到達內部萬km深處,在數百萬個大氣壓和數千℃高溫下,那裡的碳元素都變成了液體鑽石海洋,這種碳冰都比「7號冰」厲害多了,何況「冰十八」?如果恐怖分子有這個本事能夠鑽到海王星的鑽石海洋裡,舀幾勺子液體鑽石回來,就會成為世界首富,根本沒必要訛詐比他們窮的人類了。
  • 「七號冰」能迅速凍結地球,在海王星存在很多的說法靠譜嗎?
    網絡上出現了一種最恐怖的末日武器流言,就是所謂的「7號冰」。這種流言的核心是,只要誰把一塊「7號冰」丟進海洋,幾天內全球就會凍結,人類和生物全部滅亡;如果一顆小行星上有這種「冰」,撞到地球不管其大小,都將導致地球毀滅。還說在海王星上,就是這種「7號冰」的世界,只要恐怖分子前往海王星弄一點回來,就可以訛詐全人類,因此海王星也太可怕了。難道世界末日就要來臨了?
  • 多深的海水能把水壓成固態,馬裡亞納海溝1萬米夠嗎?
    理論上只要壓強足夠,水是可以變為固態的;馬裡亞納海溝最深處為11034米,一般情況下水溫在4℃左右,水壓是標準大氣壓的1000多倍,但這個壓力下還不足以使水變成固體。
  • 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
    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。
  • 內部擁有「七號冰」的冰巨星-海王星,到底有多特別?
    另一方面也沒有發現像木星內核外圍包裹的金屬氫層,可能替代以水冰的結構,因此科學家們將距離太陽較遠的天王星和海王星,與木星、土星這樣的氣態巨行星加以區分,將其定義為冰巨星。,最後使木星成為系內第二大行星。