科学家发现新的冰
物理学家在钻石砧槽中开创了一种新的激光加热技术,从而发现一种新型冰。图片来源:Chris Higgins
近日,美国研究人员发现了一种新形式的冰,从而重新定义了高压下水的性质。这一发现可能会影响人们对那些遥远的、富含水的行星的理解。相关研究日前发表于《物理评论B》。
固态水,也就是冰,和许多其他物质一样,可以在不同温度和压力条件下形成不同的固体材料,比如碳可以形成金刚石或石墨。然而,水在这方面却是特殊的,因为人们已知的固态冰至少有20种。
在内华达大学拉斯维加斯分校(UNLV)极端条件实验室工作的科学家,开创了一种测量高压下水的性质的新方法。水样首先被挤压在两颗钻石尖端之间,从而冻结成一些杂乱的冰晶。冰被激光加热后暂时融化,然后又迅速重新形成细小的晶体粉末。
通过逐步提高压力,并周期性地用激光轰击它,研究小组观察到,水冰会从已知的立方相冰—VII过渡到新发现的中间四方相冰—VIIt,最终进入另一个已知相冰—X。
UNLV博士生Zach Grande领导的这项研究还证明,当水急剧变硬时,向冰—X的过渡发生在比之前认为的低得多的压力下。
虽然人们不太可能在地球表面的任何地方发现这种新阶段的冰,但它可能是地球地幔以及太阳系外大型卫星和富水行星中的一种常见成分。
为此,Grande和UNLV物理学家Ashkan Salamat将一份水样放在两颗圆形切割钻石的尖端之间。这两颗钻石被称为钻石砧槽,是高压物理领域的标准特征。只要对钻石施加一点力,研究人员就能够重现与地球中心一样高的压力。
通过挤压这些钻石之间的水样,科学家将氧原子和氢原子变成各种不同的排列形式,包括新发现的冰—VIIt排列。
这种史无前例的激光加热技术不仅让科学家观察到水冰的新阶段,还让他们发现,向冰—X的转变发生在比之前认为的低近3倍的压力下,即30万个大气压而不是100万个大气压。几十年来,这种转变一直是备受争议的话题。
"Zach的研究表明,这种向离子状态的转变发生在比以往任何时候都低得多的压力下。" Salamat说,"这是缺失的一部分,也是在这种条件下对水进行的最精确的测量。"
Salamat补充说,这项工作也重新校准了人们对系外行星组成的理解。研究人员假设,"冰—VIIt"阶段的冰可能大量存在于太阳系外富水行星的地壳和上地幔中,这意味着它们可能有适合生命生存的条件。(李木子 王方)
相关论文信息:
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.105.104109
余华我是怎么从牙医成为作家的?文余华图RodolfoClix25Apr二十年多前,我是一名牙科医生,在中国南方的一个小镇上手握钢钳,每天拨牙长达八个小时。在我们中国的过去,牙医是属于跑江湖一类,通常和理发的或者
学诗漫忆作诗要注意起承转合学诗漫忆作诗要注意起承转合大家都知道,起承转合是诗文必须要遵循的章法。还是老规矩,把我50几年前写的一首七律拿来解剖一番。先从这首诗是如何写成的说起。转眼离开杭州已经四个月了,夜里
学诗漫忆孤平是格律诗的大忌学诗漫忆孤平是格律诗的大忌插队落户后,免不了要经常去干农活。一天傍晚,我干完活儿背着锄把下山,山下是碧绿的瓯江,从上游的青山之间蜿蜒而下,对岸是一大片溪滩,散布着稀稀拉拉的农舍,炊
人的智商到底有多高?人的智商到底有多高?来自慕尼黑大学的MarkusBuhner教授表示,其实日常生活中我们认为的很多事实实际上或许都是误解,这里,研究人员对8种陈词滥调的有效性证据进行了权衡分析。不
EES软包电池快充不可逆沉积锂的量化第一作者ParthaP。Paul通讯作者JohannaNelsonWeker,MichaelF。Toney通讯单位美国SLAC国家加速器实验室研究背景实现锂离子电池的超快充电(XF
高取向热解石墨(HOPG)中锂嵌入的上限分析研究背景为了更广泛地采用电动汽车,市场需要具有足够性能且同时满足快速充电安全持久的电池。这推动了新储能材料的探索,也推动了对已经广泛应用的材料的基础研究。目前,人们对负极材料重新产
新型导体材料实现固态电池实用性大步提升背景介绍固态Li(Li)金属电池(LMBs)由于其卓越的能量密度和安全性正作为Li离子电池的潜在替代者而获得极大关注。成功应用固态LMBs的一项关键技术在于依赖可靠的固态Li导体。
双(三甲基硅烷基)磷酸锂电解液添加剂改善811石墨全电池低温性能第一作者JongjungKim通讯作者BrettL。Lucht通讯单位美国罗德岛大学研究背景续航里程是限制电动汽车发展的原因之一,因此,高比容量的富镍NCM正极材料备受关注,有望提
JES草酸作为正极添加剂提高富镍层状正极材料倍率性能研究背景众所周知,电动汽车以及便携式电子设备的发展都离不开锂离子电池快充技术。其中,能量密度和功率密度较高的富镍层状金属氧化物(LiNi1xyCoxMnyO2,NCM)的快充性能成
EnSM钛酸锂电池循环和存储老化机制的探索研究背景近年来,由于温室气体排放导致全球持续变暖,因此减排创新得到极大的重视,特别是在移动领域,电池驱动的移动方式受到了许多应用和研究。锂离子电池(LIBs)已经成为电动车领域的主
JACS钠金属和锂金属电池快充快放机理对比第一作者YirenZhong通讯作者王海梁,JosephS。Francisco通讯单位耶鲁大学,宾夕法尼亚大学研究背景研究表明,作为锂金属负极的低成本替代材料,钠金属负极在高能量电