热冰几乎和太阳表面一样热

美国科学家首次在实验室成功制造出超离子冰。该研究成果于2月发表在《自然物理学》杂志上。生活科学。

长期以来，研究人员一直怀疑天王星和海王星的地壳中存在超离子冰（一种高压形式的水冰），但这仅仅是一个假设。“我们的研究为超离子冰的存在提供了实验证据，并表明预测并非仅仅基于模拟，而是真正反映了水在极端条件下的独特行为，”劳伦斯利弗莫尔国家实验室的物理学家马里乌斯·米洛特（Marius Millot）说道。米洛特是描述超离子冰实验研究的主要作者。

30年前，研究人员首次预测了这种奇特的水状态的存在，它既是液态也是固态。超离子冰的密度也比普通冰高得多，因为它只在巨行星内部的极端温度和压力下形成。在超离子状态下，水分子中的氢和氧表现出异常行为。氢离子在由氧构成的固体晶格中像液体一样移动。

制造超离子冰的过程非常复杂。首先，研究团队将水压缩成一块超强的冰晶块，这与普通的冰块不同。为此，他们使用金刚石砧座产生2.5千兆帕的压力，约为地球大气压的2.5万倍。接下来，研究人员用激光进一步加热和压缩砧座。每个冰晶结构都暴露在六束激光下，压力比普通冰晶高出100倍。

超离子冰形成后，研究小组迅速分析了其光学和热力学特性。在压力波释放压缩力导致冰融化之前，他们只有10到20纳秒的时间进行分析。研究小组发现，冰在4725摄氏度和200千兆帕的压力下融化。这大约是地球大气压的200万倍。

加州大学伯克利分校行星物理学家、该研究的共同作者雷蒙德·让洛兹 (Raymond Jeanloz) 表示：“行星内部存在温度高达数千摄氏度的水冰真是令人难以置信，但实验确实证明了这一点。”

这项新发现可能有助于了解天王星和海王星内部的状况。行星科学家推测，水、氨和甲烷共同构成了行星核心质量的65%。