位置: 永利游戏网址 教育 冰七:科学家们发现地球深处发现的非凡冰是如何以每小时超过1,000英里的速度增长的

冰七:科学家们发现地球深处发现的非凡冰是如何以每小时超过1,000英里的速度增长的

author:暨痧 来源:本站原创 时间:2019-06-07

研究人员揭开了一个长期存在的神秘面纱,这个神秘的冰块以每小时超过1000英里的速度生长,并且被认为存在于远在太阳系之外的假想的“海洋世界”行星中。

在“ ”杂志上发表的一篇论文中,来自劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的一个小组揭示了这个奇怪的冰阶段(称为“冰七”或“冰七”)冻结和结晶的秘密, 报道。

当水凝固时,水可以采取许多不同的形式,其中冰VII是一种。 例如,在常压下,水分子形成六方晶体结构,产生“冰Ih”或普通冰。 事实上,人类在地球上遇到的所有冰都采用这种形式。

然而,在极端压力的条件下,水分子可以将它们自身排列成不同的形状。 例如,冰VII仅由液态水形成,其压力至少比我们在地球表面上使用的压力高30,000倍。

尽管如此,科学家们已经能够在实验室实验中创造出冰VII,这些实验使用冲击波将液态水压缩到比正常条件大10万的压力。

最近在地球被困在钻石内的地幔深处发现了这种奇异的冰。 研究人员早就知道,冰七自然存在于我们行星表面的下方,但直到这一发现,才有直接的证据证明它。

对于最新的研究,研究人员希望更多地了解冰七的确切形成 - 一个长期困扰研究人员的过程。 各种科学小组使用水样进行的先前实验已经显示出成核中的矛盾差异 - 冷冻的第一阶段。

在正常条件下成核期间,液体或蒸汽中的少量原子或分子开始以结晶固体特征的图案排列,形成在晶体生长时沉积更多颗粒的位置,直到所有物质都冻结。

在这项研究中,研究人员使用理论,模拟和过去实验的分析,研究了在不同条件下成核是如何发生的。

与之前的研究结果相呼应,他们发现冰VII以两种不同的方式形成:“异质的”和“同质的”。 前者意味着在向内扩散之前,成核开始于某种表面。 同时,后者表明冰块在大部分水样中形成,几乎瞬间冻结所有水。

然而,与以前的研究不同,它们能够显示除了其他因素(例如液态水和形成的冰晶之间的温度差异)之外的特定临界点或阈值 - 确定冰是否异质地或均匀地成核, 报告。

当压力高到足以引发冰VII的形成但低于阈值时,它形成不均匀的。 但是当压力大于阈值时,它就会形成均匀的。

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压缩实验允许液态水被驱动到极度过冷的状态,形成称为冰VII的高压形式。 LLNL

事实上,冰的形成均匀,以极快的速度结晶,在10纳秒的时间尺度上。 为了获得背景感,一纳秒是一千万分之一秒。

“我们的工作表明,冰七以非常不寻常的方式形成 - 通过在大约100个分子的微小簇中生长,然后以每小时超过1,000英里的速度极快地生长!”Jon Belof,LLNL的研究作者,告诉物理中心

LLNL研究的另一位作者Alex Chernov表示,与通常所知的固化相比,这种成核过程“非常特殊”。

他在一份声明中说:“这是一种对我们的身体理解的极限进行测试的制度。”

据贝洛夫称,了解更多关于冰的高压阶段,甚至可能在寻找太阳系外的生命方面具有重要意义。

天文学家认为,可能有许多系外行星覆盖在像地球这样的巨大液态水中。 到目前为止,已经发现了几个有希望的候选“海洋世界”(尽管我们目前还没有技术确认目前在遥远的世界中存在海洋)。

如我们所知,液态水对生命至关重要,但在极端条件下会发生什么?

“这些海洋世界的水,在流星或彗星等其他行星体的轰击下,经历了生命可能无法生存的剧烈变化,”Belof说。

“这些行星撞击事件发生的爆炸所产生的冲击波可以将水压缩到地球表面发现的压力的10,000倍以上,导致水冻结成冰VII,”他说。

这表明这些海洋世界可能在液态海洋深处有一层冰层VII。

“我们的目标是尽可能多地了解水的高压阶段,即冰VII,以便我们能够弄清楚这些行星是否真的可以支持生命以及可居住性的限制,”Belof说。

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