天地冰形态颠覆以往明白

"经久以来，天地中其他方位的冰一直被视为液态水的快照——即一种被固定住的无序胪列。咱们的究诘后果标明，情况并非都备如斯。"

新究诘标明，处在深空中，举例在土星的冰冻卫星土卫二上，冰可能部分是结晶态

（图片开端：好意思国国度航空航天局/喷气推动实验室）

水冰在天地中无处不在，从冰冻的卫星到星际云中的冰霜尘埃颗粒。关联词，伦敦大学学院和剑桥大学的究诘东说念主员最近发现，天外中的冰并不像咱们昔时以为的那样。

在地球上，冰存在的环境温度相对较高，这为水分子提供了富有的能量，使其约略酿成雷同于雪花对称形态的有序晶体结构。关联词，在天外中，温度骤降至零下148华氏度或零下328华氏度（零下100摄氏度或零下200摄氏度）甚而更低，昔时以为水冰在此要求下无法结晶。相悖，天外中的水冰曾被以为简易是无定形的；换言之，分子间莫得结晶历程，也莫得有序结构。

当土星卫星土卫二喷发出的水蒸气羽流参加天外时，这些水蒸气会冻结并像雪雷同落回这颗冰卫星的名义。但凭据之前的表面，这些雪花不会领有地球上雪花那样复杂的结构。但目下，新的究诘标明，在某种进度上，它们可能具有雷同结构。将模拟无定形冰冻结历程的野心计模拟后果与真正无定形冰的X射线衍射测量数据进行比对后发现，在某些情况下，无定形冰中可能含有高达四分之一比例的晶体。

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伦敦大学学院和剑桥大学的迈克尔·B·戴维斯在一份声明中示意："咱们目下在原子级别结构层面临天地中最常见的冰体式有了较好的了解。这很紧迫，因为冰参与了宽敞天地学历程，举例行星的酿成、星系的演化以及天地中物资的通顺。"

低密度无定形冰于20世纪30年代被发现，是通过将水蒸气冷凝在冷却至零下166华氏度（零下110摄氏度）的金属催化剂名义上制成的。20世纪80年代，究诘东说念主员在零下328华氏度（零下200摄氏度）下压缩无定形冰，发现了高密度无定形冰的可能性。而在2023年，戴维斯的团队初次获胜制造出中密度无定形冰。这种中密度无定形冰具有一个奇特的性质：其密度与液态水疏导，因此它既不上浮也不下千里。

关联词，低密度无定形冰在天地中最为常见，戴维斯团队恰是用它来进行实验。

起先，他们进行了两种不同的模拟。一种是通过将水冷却至零下120摄氏度（零下184华氏度）来创建诬捏冰块，但接纳不同的冷却速度使其以不同方式冻结。另一种模拟则从水分子以等间距精致堆积的大型冰块运转，然后当场打乱这些分子的规章。

第一种模拟产生的冰并非简易无定形，而是含有高达20%的晶体，这些冰晶尺寸仅为3纳米，镶嵌在无定形冰结构的无序缝隙中。

第二种模拟收尾了更高的晶体比例，达到25%。

关联词，这些终究是模拟后果，它们与执行情况比较奈何呢？通过辐照X射线束穿过以多种措施酿成的、臆测为无定形的冰，并不雅察这些X射线因冰的分子结构而发生衍射的方式，戴维斯的团队发现，真正无定形冰的结构与模拟产生的后果相符。

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为了进一步确认，戴维斯的团队随后对他们制造的无定形冰进行了"再结晶"，发现冰最终呈现的晶体结构取决于领先酿成无定形冰的方式。若是都备无序的简易无定形冰，除非其中残留有某种晶体结构，不然不应保留其先前形态的任何"缅想"。

戴维斯示意："冰在天外中可能是一种高性能材料。它不错屏蔽航天器免受辐射，或者以氢和氧的体式提供燃料。因此，咱们需要了解其多样形态和特质。"

这些发现也可能对人命发源的探索，十分是人命的基本组成要素奈何来到地球这一问题，提议了新的为止要求。据以为，一些有机人命身分是通过冰封的尘埃颗粒被带到地球的。固然对于无定形冰的这些新发现并未排斥这种可能性，但它们限制了可能发生的情况。

戴维斯阐明说："这是因为部分结晶的结构中，可供这些身分镶嵌的空间减少了。不外，该表面可能仍然培植，因为冰的无定形区域仍然不错拿获并储存人命的组成要素。"

BY:Keith Cooper

FY:水天清