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科学家们发现了一种新形式的冰——它可能在遥远、富含水的行星上很常见

UNLV 的物理学家在金刚石砧座中开创了一种新的激光加热技术(如图所示),这是他们发现一种新形式冰的一部分。 学分:克里斯·希金斯

这些发现可能对我们了解遥远的富含水的行星产生影响。

NLV 研究人员发现了一种新形式的冰,重新定义了高压水的性质。

固态水或冰与许多其他物质一样,它可以根据不断变化的温度和压力条件形成不同的固体,例如形成金刚石碳或石墨。 然而,水在这方面是例外的,因为我们知道至少有 20 种固体形式的冰。

在内华达州 UNLV 极端条件实验室工作的一组科学家设计了一种测量高压水特性的新方法。 水样首先被挤压在钻石的两端之间——冷冻成几个混合冰晶。 然后对冰进行激光加热技术,使其暂时融化,然后迅速重新形成粉末状的微小晶体簇。

通过逐渐增加压力并定期用激光束对其进行爆破,研究小组观察到水冰在沉降之前从众所周知的立方相 Ice-VII 转变为新发现的中间相和第四相 Ice-VIIt。 到另一个著名的舞台,Ice-X。

UNLV 的 Zach Grande 博士。 Taleb 领导的工作还表明,当水变硬时,向 Ice-X 的过渡发生在比以前想象的要低得多的压力下。

虽然我们不太可能在地球上的任何地方找到这种新的冰相,但它很可能是地幔内以及太阳系外的大型卫星和富含水的行星上的常见组成部分。

该团队的成果在2022年3月17日的杂志上进行了报道 体检 b.

带走

研究小组一直在努力了解可能存在于遥远行星内部的高压水的行为。

为此,Grandi 和 UNLV Ashkan Lammat 的物理学家在两颗称为金刚石砧座的圆形切割钻石的尖端之间放置了水样,这是高压物理学领域的标准特征。 对钻石施加一点力,研究人员就能够重现与地球中心一样高的压力。

通过在这些钻石之间压缩水样,科学家们将氧和氢原子驱动成各种不同的排列,包括新发现的排列,Ice-VIIt。

首创的激光加热技术不仅让科学家们能够观察到水冰的新阶段,而且研究小组还发现,向 Ice-X 的转变发生在压力几乎比之前认为的低三倍——300,000大气压而不是 100 万个。 几十年来,这种转变一直是社会争论的主题。

“扎克的工作表明,这种向离子状态的转变发生在比以前认为的低得多的压力下,”萨拉马特说。 “这是缺失的部分,也是在这些条件下对水的最准确测量。”

萨拉马特补充说,这项工作还重新校准了我们对系外行星形成的理解。 研究人员假设,在我们太阳系外预计的富含水的行星的地壳和上地幔中,冰的 Ice-VIIt 阶段可能大量存在,这意味着它们可能具有适宜居住的条件。

参考:“密集 H 中的压力驱动对称转换2O ice”,作者:Zachary M. Grande、Si Hoy Pham、Dean Smith、John H. Boisfert、Qinliang Huang 和 Jesse S.,2022 年 3 月 17 日在此处提供 体检 b.
DOI:10.1103/PhysRevB.105.104109

劳伦斯利弗莫尔国家实验室的合作者使用大型超级计算机来模拟键重排——预测相变应该恰好发生在实验测量的地方。

其他合作者包括 UNLV 物理学家 Jason Stephen 和 John Boasfert、UNLV 矿物学家 Oliver Chuner 以及来自阿贡国家实验室和亚利桑那大学的科学家。

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