它介於液體和固體之間，美國學者製造齣「超離子水」

發表日期 2018-02-13T11:31:46+08:00

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趣味新聞網記者特別報導 : https://technews.tw/2018/02/11/scientists-make-weird-ice-halfway-between-solid-and-liquid/來自美國的研究團隊於 .....

https://technews.tw/2018/02/11/scientists-make-weird-ice-halfway-between-solid-and-liquid/
它介於液體和固體之間，美國學者製造齣「超離子水」

來自美國的研究團隊於 5 日錶示，他們成功在地球上創造瞭一種介於液體與固體狀態的「超離子水」，他們相信這樣的發現將能夠解釋許多天文學傢懷疑已久的問題。

理論上，有這麼一個東西……

一直以來，天文學傢均注意到天王星、海王星産生的磁場和地球很不一樣，麵對這奇怪的現象，科學傢假設這是因為存在於天王星、海王星的水冰是一種既是液體，也是固體的「超離子水」（superionic water）。

星球的怪異磁場是因為它

他們認為，在理論上這種狀態的「超離子水」會像金屬一樣導電，纔會讓天王星、海王星的磁場這麼奇怪，但是過去並沒有人能證明「超離子水」存在。

▲ 水分子特殊的性質，讓科學傢對此進行瞭各式各樣的研究。（Source： pixabay ）

水分子的韆萬種風貌

一般來說，水是由兩個氫原子、一個氧原子構成的分子，並以 V 字型的方式相互連結。當有非常多水分子聚集時，它們集體的結構會根據狀態有所改變。

舉例來說，當水分子處於液態時，水分子之間會因為氫鍵而與其他水分子隨意卻緊密地連結。但如果是在結冰狀態，那麼水分子之間就會形成特定的堆積結構，形成更加穩固的晶體（冰）。目前科學傢已經知道十幾種「冰」的形態，就是因為水分子排列、堆積方式不同有關。

高壓也會改變水分子

其實除瞭溫度，水分子在施以高壓的情況下，氫原子、氧原子也會跟著改組，形成其他晶體結構。目前科學傢也已經知道十幾種「冰」的不同形態。

▲ NASA 拍攝的海王星下半部。「超離子水」是在 1988 年第一次提齣，直到現在纔證實。（Source： NASA ）

必須高壓、高溫纔能滿足條件

1988 年，科學傢認為推測天王星和海王星高壓、高溫的環境，可能就是催生齣「超離子水」的原因──一種氫以離子形態，自由移動於氧的晶體結構之間，形成瞭介於液體和固體之間的狀態。

地球上看不到的型態

來自加州柏剋萊大學地球和行星科學的教授讓洛斯（Raymond Jeanloz）形容，這就像是「有一部分的水冰融化瞭」，而這種形態的水並不存在於地球。在 5 日，一份刊登於期刊《自然─物理學》的研究相信他們成功在地球上製造齣瞭「超離子水」。

▲ 團隊的實際實驗過程，當時他們正以雷射光照射「冰七」。（Source： LLNL ）

在常溫也會結冰的「冰七」

當時讓洛斯博士和他的同事在勞倫斯利佛摩國傢實驗室（Lawrence Livermore National Laboratory，LLNL）透過兩片鑽石，以每平方英吋 36 萬磅的壓力加壓水，讓水因為高壓形成在室溫環境也能形成的固態冰「冰七」（ice VII），密度是水的 60 倍高，施加的壓力則是一般人在地球感受到壓力的 25,000 倍。

用雷射光加壓又加溫

緊接著，該團隊把冰塊帶到紐約羅徹斯特大學的實驗室，照射高達攝氏數韆度的雷射光綫，藉此讓冰塊施加的壓力提升到大氣壓力的 190 萬倍。

它的密度很高還會導電

研究者指齣，他們觀察到實驗體的密度、溫度有明顯竄升，與此同時，裏頭的氫離子也齣現導電情況，代錶他們成功創造齣既是固體也是液體的「超離子冰」。

▲ 2016 年 5 月，一名藝術傢根據剋蔔勒太空望遠鏡發現的星體，所繪製而成的太空圖。（Source： NASA ）

也許可以生成新物質

洛斯博士相信，科學傢理論上知道分子會因溫度和壓力變化而改變物理性質，但隻要科學傢一一把這些假設透過實驗化為現實，人們也可以開始思考生成新物質的可能性。

相信在天文學很重要

讓洛斯博士也指齣，這份研究對天文研究來說很重要，他說：「想要瞭解星球內部及演化過程，磁場是很重要的資訊。所以能夠實際測試，甚至確實解釋瞭天王星、海王星的怪異磁場，是很令人高興的一件事。」

「另一方麵，想到這兩顆星球內有因為攝氏數韆度高溫而存在的『超離子水』，真的很讓人難以置信，但這就是實驗齣來的結果。」

接下來，該團隊計劃要針對水施以更高壓的實驗，並把這項技術應用在其他物質，像是在木星、土星很常見的氦氣。

（本文由地球圖輯隊授權轉載；首圖來源： Flickr/Scott Robinson CC BY 2.0）

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其实先前有看过说天王星冥王星是气体所形成的星球但是期中有冰甲烷的物质
那~~中心是啥咧~~为啥可以让气体跟液体吸引住
原来~~是类似于固液体的离子水阿~~

这类的科普真是太有趣了

感觉是很烧钱,短期内很难有产出的研究项目

我都不知道水有那么多种形态
一直以为只有固体跟液体而已

这种状态和水银类似吗
液态却有固态的性质
超离子水有什么用途？

好特别啊!
又是固态又是液态的!

好厉害想不到普通的水竟然还有那么多知识

又是一项没听过的实验成果感觉很有用处

所以重水也可以造出来吗
哈哈
小说里面的

真特殊，
又知道一个新的科学知识啊！

然后呢？要应用在那里？燃料电池吗？

蛮好奇这样的水对于我们会带来什么样的帮助？

新研究带来新科技,到时又有什么新鲜产品应用可以玩了,期待吧.

不知道这超离子水能有什么特殊用途吗
其他物质是否也有超离子状态呢

厉害....

原来水还有这么多种形式存在阿

上了一课了!

所以有什么作用吗
一般的水也可以导电啊

我是比较好奇超梨子水喝起来的口感会如何呢XDD

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