本报讯 英国剑桥大学和伦敦大学学院合作研究发现新结构的无定形冰, 并在计算机模拟中获得了原子尺度模型。该结构的冰比其他冰都更像液态水。这一发现引发了关于液态水本质的问题,可能产生对水新的理解。
相关研究发表在《科学》杂志上。
实验使用了一种称为球磨的技术,使用钢罐中的金属球将结晶冰研磨成小颗粒。该技术通常用于制造无定形材料,但从未应用于冰。与分子规则排列的普通结晶冰不同,球磨产生的无定形冰的密度与液态水相似,新结构的冰是无定形的,其状态类似于固态水。
研究人员将此结构的冰命名为中密度无定形冰(MDA)。目前,无定形冰有两种主要类型:高密度无定形冰和低密度无定形冰。它们之间存在很大的密度差距。液态水的密度位于这两种无定形冰的密度中间。公认的观点是在这个密度差距内不存在冰。而研究表明,MDA的密度恰好在这个密度间隙内。当MDA再结晶为普通冰时,会释放出大量的热量,这些热量可能在激活构造运动中发挥作用。这表明水可能是一种高能地球物理材料。该试验中剪切力是创建MDA的关键。由于木星等气态巨行星施加的潮汐力,普通冰在冰卫星中可能会受到类似的剪切力。无定形冰可能是宇宙中水最丰富的存在形式。