超离子水:可能存在于冰巨星内部特殊的水

水是我们最熟悉的物质之一,在我们的印象中水有三种形态——气态水(水蒸气)、液态水和固态水(冰)。但是其实水有19种形态,并不能简单的分为气体、液体和固体。

今天我们要介绍的是一种非常特殊的水——超离子水,这种水的存在条件非常苛刻,一般只有巨大的冰巨星内部才能满足这些条件。

一些冰巨星内部可能会存在超离子水
一些冰巨星内部可能会存在超离子水

想要让普通水变成超离子水,我们就需要对它施加200万个大气压的巨大压力,同时还要将温度提升到5000K,几乎和太阳表面温度接近。

在这么高的压力和温度下,水的结构就会发生神奇的变化:

水分子破裂,其中的氧离子结晶成均匀间隔的晶格,而水分子中的氢离子则在氧晶格中自由的漂浮,自由移动的氢离子则使得超离子水像金属一样能够导电。

超离子水的密度大约是普通冰块密度的4倍,外观上则是呈现出黑色。

海王星的内部结构在离子液体层下方有两层固体超离子冰(蓝色的冰 XIX;绿色的冰 XVIII),离子液体层被认为产生了海王星的磁场。
海王星的内部结构在离子液体层下方有两层固体超离子冰(蓝色的冰 XIX;绿色的冰 XVIII),离子液体层被认为产生了海王星的磁场。

在地球上显然没有这样的条件能够形成超离子水,但是在宇宙中,特别是一些冰巨星,比如天王星和海王星上,它们的内部含有大量的水,就可能形成一层超离子水。

但是也有科学家认为在自然界中,形成超离子水是非常困难的,除了上述的对温度和压力的要求外,还不能有一些杂质,比如碳元素会阻止超离子水的形成。

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