伦敦大学学院的研究人员创造了一种前所未有的冰,可以解开液态水的奥秘在线下载 。
当水在地球上自然结冰时,它的分子会堆积成一个有组织的晶体结构。 这种结晶冰是 H2O 最奇怪的特性之一,因为它漂浮在固态液态水之上,而不是下沉。 这是由于冰的晶体结构中存在相对较大的空隙,与其他材料相比,冰在结晶时形成更致密的结构。
然而,如果处理得当,液态水也可以冻结成无定形或杂乱无章的状态。 我们已经知道两种类型的无定形冰:高密度和低密度。 两者之间存在差距,研究人员认为没有办法制造中密度无定形冰或 MDA,但正如英国伦敦大学学院的化学物理学教授 Christoph Salzmann 及其同事将具有六方晶体结构的普通石头放入装有钢珠轴承的烧杯被冷却到-200°C,奇怪的事情发生了。
该实验创造了 MDA,令所有人都大吃一惊。 根据今天发表在《科学》杂志上的研究,它的密度介于两种已知形式的无定形冰之间,几乎与液态水的密度完全相同。
新冰在 -196°C 时形成。 它的密度为 1.06 g/cm3,相比之下,水的密度为 1 g/cm3。 此外,它还有一些奇怪的特性,比如当研究人员将中等密度的无定形冰压缩并加热到-120°C时,它会重新结晶并释放出大量的热量登录 。。
“对于其他形式的无定形冰,如果你压缩它们并释放压力,什么也不会发生。但 MDA 以某种方式能够储存机械能并通过燃烧释放它。热,”Salzmann 解释道。
该团队认为,MDA 可能是“玻璃相”中的水,这种物质即使在极低的温度下也会继续表现得像液体(在短时间内,玻璃可能看起来像固体,但时间更长期间它作为粘性液体流动)。
液态水看起来很普通,但当它冷却到极低的温度时却蕴含着神秘。 基于低密度和高密度无定形冰之间的差距,科学家此前推测过冷水实际上可以同时存在于两种不同的液相中,一种漂浮在另一种之上,但 MDA 铸件的存在对这个想法表示怀疑入口 。
“MDA 不像普通冰那样结晶,密度与液态水相同,所以它回避了一个大问题:这是什么东西?”,Salzmann 补充道。 “我相信,如果我们能弄清楚 MDA 是什么,我们就会对液态水有更好的了解。”
MDA 可能是太阳系气态巨行星冰冷卫星的重要组成部分。 这些奇异的世界受到宿主行星引力的强烈牵引,这可能为 MDA 的形成创造合适的条件。 该团队还发现,当这个冰盖变暖时,它会释放出大量的热量,这会对这些星球的地质活动产生重大影响平台。
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