冰和水对我们大多数人来说可能是再平常不过的东西,但从科学的角度来看,它们实际上非常奇怪。研究人员现在发现了一种全新的冰,这种冰被描述为水的真正“快照”,可能存在于外星世界。

上图:普通冰加不锈钢球,即将进行一种叫做球磨的过程,这创造了一种全新的冰。
冰箱里的冰或覆盖在极地帽上的冰被正式称为“冰 I”,但它远非这种物质的唯一形式。事实上,当冰或水暴露在不同的温度和压力条件下时,形成了大约20种具有不同原子结构的不同类型的冰。
“冰 I”是唯一自然出现在地球表面的形式,但其他形式的冰是在实验室实验中创造出来的,在地球深处发现的,据信存在于太空和其他行星和卫星上,如木卫二。
在一项新的研究中,伦敦大学学院的科学家们发现了一种全新的冰,它与迄今为止已知的任何其他冰都非常不同。大多数冰形式都是晶体结构,原子遵循统一的模式 —— 但这种新冰是无定形的,所以它的原子是随机排列的,类似于液态水的结构。它的密度也与液态水相同,而不是像冰一般密度更小。这些特性使研究小组提出,这可能是水真正的“玻璃态”。
这种新形式的冰被赋予了一个听起来相当枯燥的名字“中密度非晶冰(MDA)”。这是已知的第三种无定形冰,正好介于现有的高密度和低密度形式之间。
为了在实验室中制造 MDA 冰,该团队使用了一种称为球磨的过程。将普通冰放在一个装有一些约1厘米(0.4英寸)宽的不锈钢球的罐子里,然后冷却到-200°C(-328°F),并大力摇晃(就像是调酒师的操作)。
该研究的主要作者亚历山大·罗斯-芬森(Alexander Rosu-Finsen)博士说:“我们意识到,我们得到的不是更小的冰块,而是一种全新的东西,具有一些非凡的特性。”
新的 MDA 冰的另一个有趣的特性是,当它被加热并开始重新结晶时,MDA 会释放出大量的热量。
虽然,你在地球上实验室以外的任何地方都找不到 MDA 冰,但研究小组认为,它可能存在于木星的寒冷卫星上,如木卫三或木卫二。这颗气态巨星会以类似于球磨的方式对普通冰施加潮汐力,当它变暖时释放的热量,可能引发“冰震”。
对这种新形式的冰的进一步研究,可能会有助于解释一些未知的水的奇怪之处。
这项研究发表在《科学》杂志上。
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