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自從此前北極能穿短袖新聞被報道之后，大家就開始擔(dān)心起了海洋的情況，認為在這種趨勢之下，它用不了多久就會大張旗鼓地來侵襲陸地，將人們建起的家園完全吞噬。這時有人就大開腦洞，指出想解決這個問題也簡單，想辦法當(dāng)?shù)厍蚝Ｑ?span>全部凍結(jié)就好了。  到時候地球可能會變“冰球”大家可能會想，這想法也太離譜了，科幻片都不敢這么演。但事實上，還真有可能做到，一塊“7號冰”就足矣了。那么，這個“7號冰”究竟是什么？它真的能讓地球海洋全部凍結(jié)嗎？  地球上真的有那么神奇的冰嗎？冰有著諸多冰相提到7號冰的時候許多人肯定都是滿頭問號，怎么由水凍結(jié)成的冰竟然也被人類劃分了“三六九等”，我們在日常生活當(dāng)中從未聽過這種叫法。實際上，科學(xué)家從很早就開始給冰進行分類了，之所以要分類，是因為在微觀視角下，各種冰之間確實存在很大的差別。 很顯然，如果你只是從表面上去觀察，很難看出各種種類的冰之間有著什么不同，必須要在微觀世界當(dāng)中，去剖析冰的晶體結(jié)構(gòu)。 以這種標(biāo)準(zhǔn)來說，咱們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常見到的冰就屬于一號冰，由于其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，人們也稱其為六角冰。  1號冰的分子結(jié)構(gòu)示意圖當(dāng)然，最初人們覺得自然界中的冰應(yīng)該是“量產(chǎn)”的，簡單來說它們都一模一樣?？墒呛髞泶蠹也乓庾R到，當(dāng)溫度和壓強有所變化之后，水分子之間的氫鍵會表現(xiàn)出不同的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)和強度，從而會呈現(xiàn)出諸多復(fù)雜的冰相，并且每種冰相的冰都有著自己的特點。 根據(jù)目前的研究來看，人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了十幾種冰晶結(jié)構(gòu)，其中大部分都是在實驗室當(dāng)中得到的。因為在自然環(huán)境之下，很難讓符合人們要求的壓強和溫度同時出現(xiàn)。其中，只有六方相冰Ih和立方相冰Ic能在自然界當(dāng)中自然形成以及存在。  水的三態(tài)變化條件示意圖就這樣，人們從1900年就開始探索冰的冰相，那時的人們通過簡單的加壓就得到了氫有序的2號冰。但是由于觀測設(shè)備不太行，所以2號冰直到1964年時才被人們通過單晶X射線衍射的方法進行了結(jié)構(gòu)分析。 后來隨著實驗裝置越來越完善，觀測的設(shè)備也越來越高級，人們發(fā)現(xiàn)了更多的冰相，其中就有咱們今天要說的7號冰，那么7號冰是怎么被發(fā)現(xiàn)的？它究竟是何方神圣呢？  7號冰長的和普通的冰不一樣嗎？神奇的“7號冰”首先需要說明一點，那就是科學(xué)家在探究冰相的時候，確實會使用數(shù)字為其排序命名，但是他們一般都會在冰后面加上羅馬數(shù)字，比如7號冰就會被表述為冰VII。因此無論是7號冰還是冰VII從本質(zhì)上來說，指的都是一種東西。 根據(jù)資料來看，7號冰的發(fā)現(xiàn)者Klotz等人在實驗室中發(fā)現(xiàn)在95K以下的環(huán)境中通過對冰VI進行減壓，就可以得到高壓相冰VII。并且在這之后，有研究者表示7號冰可以在22kbar的壓強下穩(wěn)定存在。至于7號冰的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它是由兩個相互結(jié)構(gòu)的立方冰晶格組成的，子晶格之間不存在連接的氫鍵。  7號冰的分子結(jié)構(gòu)示意圖若要將其和常見的1號冰進行對比，就會發(fā)現(xiàn)7號冰的密度非常高，大約是1號冰的1.5倍左右。這樣來看的話，7號冰遠比我們想象的“堅實”。除此之外，7號冰相較于1號冰來說，其凝固點反而更高。 大家都知道，一般來說，水在低于0攝氏度的時候才會凝固?？墒?號冰卻是劍走偏鋒的代表，它在4.9攝氏度的時候就可以凝固了，單從溫度來看，它在日常生活中似乎還是很容易出現(xiàn)的。  通常情況下，水結(jié)冰的溫度是0度但是只有溫度不夠，咱們在前文中剛說了，冰相的變化是受到壓強和溫度共同作用的。7號冰的凝固溫度雖然比較高，但是它對壓強的要求也高得離譜。 從研究數(shù)據(jù)來看，凍結(jié)一塊7號冰需要30億帕的壓強，而咱們的標(biāo)準(zhǔn)大氣壓只有101.325千帕，即使進入地表最深的馬里亞納海溝，距離30億帕這個數(shù)字依舊差的很遠。  海溝最深處的壓力可達110兆帕當(dāng)然，大千世界無奇不有，科學(xué)家本來覺得在自然環(huán)境下肯定無法發(fā)現(xiàn)7號冰了，可沒想到就在2018年，有一個美國的研究團隊意外發(fā)現(xiàn)了一顆鉆石。鉆石雖然珍貴，但是從本質(zhì)上來說它并沒有什么稀奇的，問題是鉆石當(dāng)中出現(xiàn)了罕見的7號冰。 原來，這顆鉆石在意外情況下成為了7號冰凝結(jié)的實驗室，要知道它不僅在壓強方面能夠滿足7號冰的需求，還能依靠將其鎖在體內(nèi)的方式讓溫度維持在一定的限值之下。在這種情況下，一個相當(dāng)迷你的7號冰就誕生了。  鉆石中7號冰的衍射圖案科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)這一情況后很激動，但有些人卻很憂心。因為在不少頗具想象力的描述當(dāng)中，7號冰的存在對于人類來說并不是一件好事，相反它還可能會被犯罪分子當(dāng)成毀滅地球的武器。 難道說，僅憑一塊7號冰真的能讓地球的海洋直接被凍結(jié)嗎？  到時候人類可能都不需要學(xué)游泳了7號冰能否凍結(jié)海洋實際上，關(guān)于7號冰可以凍結(jié)海洋的這種說法，也不能算是“憑空胡謅”，因為7號冰的特性確實比較符合這種設(shè)想。 根據(jù)科學(xué)家的研究來看，如果7號冰在自然條件下形成了，并且當(dāng)時的氣壓和溫度都滿足其繼續(xù)結(jié)冰的需求，那么這家伙就會從那一個“點”瘋狂地向外擴散。在短短的一小時之內(nèi)，甚至能讓附近1600公里的地方都完成結(jié)冰。  計算機模擬下的7號冰因此才會有人認為，如果給人們一塊7號冰，在合適的條件和時間下，確實能夠凍結(jié)整個海洋。不過，通過上文的介紹大家也明白了，僅僅有溫度是不夠的，而地球的地表根本不存在7號冰形成所需要的壓強。 在這種情況下，即使有人將一塊完整的7號冰丟進了海里，也不會出現(xiàn)預(yù)想中迅速凍結(jié)海洋的畫面。更有可能的情況是，7號冰在進入其中的時候就已經(jīng)融化了。 還未出手，就已結(jié)束……當(dāng)然，地球上不存在這樣的環(huán)境卻不代表著其他星球上不存在。根據(jù)科學(xué)家的研究來看，距離地球20多光年的系外行星可能有孕育7號冰的潛力。畢竟這個星球上的壓強和溫度都能滿足7號冰，更重要的是它的表面似乎沒有陸地，而是完全被海洋包裹著。 總之，從理論上來說，7號冰確實存在著能夠凍結(jié)海洋的能力。但是它想做到這一點，前置條件實在是太多了，地球顯然是不能滿足它的。所以，像僅憑一塊冰就凍結(jié)地球的海洋，確實是做不到的。 “想凍我？再練練吧！”值得一提的是，除了擁有“快速凍結(jié)”特長的7號冰常常被人們提起以外，還有一種神奇的18號冰，自從被發(fā)現(xiàn)之后就頻頻登上討論熱榜。 超離子態(tài)冰相-18號冰如果說7號冰能在常溫之下凝結(jié)的情況已經(jīng)很讓人震驚了，那么18號冰將會再次顛覆我們的認知。早在1988年時，沉迷于研究冰相的物理學(xué)家就給出了一個有關(guān)“高溫結(jié)冰”的預(yù)言。 雖然看起來很不可思議，但是他卻認為，在高溫和高壓同時存在的極端環(huán)境當(dāng)中，氧離子是可以被鎖在固態(tài)立方晶格當(dāng)中的。至于氫離子則可以在其中自由地移動。 18號冰的分子結(jié)構(gòu)示意圖在這種情況下，這種冰晶結(jié)構(gòu)會更加穩(wěn)定，熔點也會更高。這個預(yù)言，到了30年后，終于被證實了。
超離子冰又會是什么樣子的呢？與那位物理學(xué)家的預(yù)測差不多，當(dāng)壓力處在249到278GPa，溫度在2000到3000K之間時，18號冰可以順利出現(xiàn)。從這一情況來說，這塊冰是真的做到了“浴火重生”。 |
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