科學家觀察到一種在外星行星上才存在的冰
一種被認為存在於外星行星海洋深處的奇怪冰終於被證明存在。研究人員首次直接觀察到一種被稱為塑膠冰的水的混合相,它在高溫高壓下形成,並表現出固體冰和液態水的特徵。最近發表在《自然》(Nature)雜誌上的這些觀測結果,可能有助於研究人員更好地了解太陽系內外其它世界的內部結構和過程,其中一些可能適合居住。

塑膠冰之所以得名,是因為它比典型的結晶冰更容易成型或變形,表現出可塑性。人類常見的冰由六邊形晶格的水分子組成,稱為「冰lh」。但在不同的壓力和溫度條件下,冰至少有20種冰相。其中,7號冰(冰VII)具有緻密立方結構,科學家在來自地球地函的鑽石中發現了它,並推測它也存在於其它行星的內部。而「塑性冰七」(Plastic ice VII)則是理論預測的冰相,其水分子在極端壓力下可自由旋轉,同時佔據固定位置。
為證實「塑性冰七」的存在,研究人員在法國格勒諾布爾的勞-朗格萬研究所使用了一種新型工具,測量極端壓力下分子的運動。他們發現,在約177°C以上、超過30億帕的壓力下,水分子旋轉速度與液態水分子相當,形成了具有立方晶格的「塑性冰七」。然而,觀察到的水分子旋轉更為劇烈,氫鍵斷裂後快速與鄰近分子重新鍵結。
這項發現對於了解太陽系內外冰凍衛星的演化具有重要意義。在木衛二、土衛六等衛星形成初期,「塑性冰七」可能就已經存在。此外,這些奇怪的冰也可能存在於系外行星的巨大海洋底部,其中一些可能適合居住。研究「塑性冰七」的鹽融入晶格特性,有助於確定這種冰相是否促進了系外行星海底與上方海洋之間的鹽交換,為海洋提供更多營養。這項研究成果有望為探索外星世界提供新的視角。
