发现只有在极热温度下才会融化的奇怪形式的冰

奇怪的事情发生在行星内部，熟悉的物质受到极端的压力和热量。

铁原子大概会跳舞在地球的固体内核内，炽热的黑色重冰 - 同时是固体和液体 - 可能在富含水的气态巨行星内形成，天王星和海王星。

五年前，科学家重现了这种异国情调的冰，被称为超离子冰，首次在实验室实验中;四年前，他们证实它的存在和晶体结构。

就在去年，美国几所大学和加利福尼亚州斯坦福直线加速器中心实验室（SLAC）的研究人员发现了超离子冰的新阶段。

他们的发现加深了我们对为什么天王星和海王星有这样的理解。偏离轨道的磁场具有多个极点。

从我们的地球环境中，你会认为水是一个简单的肘形分子，由一个氧原子和两个氢连接而成，当水结冰时，氢会沉淀在一个固定的位置。

超离子冰奇怪的是不同，但它可能属于最丰富的形式宇宙中的水 - 据推测不仅填满了天王星，海王星的内部，还充满了类似的系外行星。

这些行星的极端压力是地球大气层的200万倍，内部与太阳表面一样热 - 这是水变得奇怪的地方。

科学家2019年确认物理学家有什么早在1988年就预测：超离子冰中的氧原子被锁定在固体立方晶格中的结构，而电离的氢原子被释放，像电子一样流过金属。

这使超离子冰具有导电特性。它还提高其熔点使得冷冻水在高温下保持固态。

在这项最新的研究中，斯坦福大学的物理学家阿里安娜·格里森（Arianna Gleason）及其同事用一些威力惊人的激光轰击夹在两层钻石之间的薄水条。

连续的冲击波将压力提高到200 GPa（200万个大气压），温度高达约5,000 K（8,500°F） - 比2019年实验的温度更高，但压力较低。

“最近发现的富含水的海王星类系外行星需要更详细地了解[水]在与其行星内部相关的压力 - 温度条件下的相图，”格里森及其同事在他们的论文中解释，从 2022 年 1 月起。

X射线衍射随后揭示了炽热，致密的冰的晶体结构，尽管压力和温度条件仅维持了几分之一秒。

由此产生的衍射图证实，冰晶实际上是与2019年观测到的超离子冰不同的新阶段。新发现的超离子冰，冰十九，有一个体心立方结构与 2019 年的前身 Ice XVIII 相比，导电性更高。

电导率在这里很重要，因为移动的带电粒子会产生磁场。这是基础发电机理论，它描述了搅动导电流体（例如地球的地幔或另一个天体内部）如何产生磁场。

如果海王星状冰巨星的内部更多地被糊状固体占据，而不是被旋转的液体占据，那么它就会改变产生的磁场类型.

如果朝向它的核心，那颗行星有两个不同电导率的超离子层，就像格里森及其同事一样。建议海王星可能包含，然后由外部液体层产生的磁场会以不同的方式与它们相互作用，使事情变得更加奇怪。

格里森及其同事结束类似于Ice XIX的超离子冰层的导电性增强将促进不稳定的多极磁场的产生，例如来自天王星和海王星的磁场。

如果是这样，那么在1977年发射的NASA旅行者II太空探测器飞过30多年后，这将是一个令人满意的结果。我们太阳系的两个冰巨人和量过的他们非常不寻常的磁场。

该研究发表在科学报告.

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