超离子冰跟太阳一样热 科学家已经在地球上造出
消息来源:baojiabao.com 作者: 发布时间:2024-05-18
它是固态和液态的,比普通的水冰密度高60倍,温度几乎和太阳表面一样热。这是超离子冰——科学家们第一次在实验室中制造。这种高压水冰一直被认为存在于天王星和海王星的内部,但到目前为止,它的存在只是理论上。加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory)的物理学家Marius Millot在实验室发表的一份声明中说:我们的研究为超离子冰提供了实验证据,表明这些预测不是由于模拟中的人工产物,而是在这些条件下捕捉到了水的异常行为(Millot是一项描述这项工作的新研究的领导者)。
激光驱动,高压实验的时间集成图像,产生超离子冰。图片:M. Millot/E. Kowaluk/J.Wickboldt/LLNL/LLE/NIF
科学家们首先预测了一种奇怪的水相存在,这种水相使这种物质在30年前同时具有固态和液态。它也比普通的水冰更密集,因为它只在极热和压力下形成,如在巨大行星内部发现的。在超离子阶段,水分子中的氢和氧的行为异常;氢离子像液体一样移动,在一个固态的氧晶格内。使冰变得复杂。首先研究小组将水压缩成一种超强的立方晶冰,它的晶体形态与普通冰块不同。为了做到这一点,研究人员使用了钻石砧细胞,每平方英寸应用了36万磅(约2.5亿吨)的压力;这大约是地球大气压力的25000倍。接下来研究人员使用激光驱动的电击,进一步加热和压缩细胞。每一个水晶冰结构接收到高达六束激光的超过100倍的高压。
因为预先压缩了水中的水,所以比用激波压缩的环境液态水更少的电击。这种新方法让研究人员“在高压下进入比以往的冲击波压缩研究更冷的状态”。一旦超离子冰准备好了,团队就迅速地分析其光学和热力学性质。他们只有10到20纳秒的时间来完成这项工作,在压力波释放压力之前,水就溶解了。结果很奇怪。他们发现冰的融化速度达到了惊人的840华氏度(4725摄氏度),每平方英寸(200 GPa)的压力达到了2900万磅。这种压力大约是地球大气压力的200万倍。加州大学伯克利分校的研究和行星物理学家Raymond Jeanloz在同一份声明中说:在这些行星中,冰冻的水冰存在数千度,这是令人难以置信的,但这就是实验的结果。
这项新发现可以让我们窥见天王星和海王星等行星内部的情况。行星科学家认为,这些世界的内部结构由多达65%的水组成,加上一些氨和甲烷。此前的研究表明,这些行星将有“完全流体”的传热内饰,但超离子冰的加入改变了这一图景。研究人员在声明中说,这项新的研究提出了“一层相对较薄的流体和一层超离子冰的地幔”。这张迷你巨行星内部的图片将证实十年前进行的计算机模拟,试图解释天王星和海王星的奇怪磁场。天王星的磁场与地球的轴线倾斜了59度。海王星的磁极有大约47度倾斜。这与地球仅有11度的倾斜相比是极端的。
计算机模拟显示氢原子像液体一样在超离子冰的固体晶格中流动。图片:S. Hamel/M. Millot/J.Wickboldt/LLNL/NIF
它们的磁场也可能有不同的表现,例如天王星的能量场可以像频闪仪一样开启和关闭。对这些行星的更详细的研究将不得不等到宇宙飞船可用。幸运的是美国宇航局正在提议一个天王星和/或海王星航天器,在未来几十年的某个时间将缩小到这些行星。与此同时,实验者计划进一步压缩他们的压缩,以模拟更大的行星(如木星或土星)内部的情况。一项基于这项研究的研究发表在二月份的《自然物理》杂志上。
博科园-科学科普|文:Elizabeth Howell/Live Science
相关文章
- 中兴受美国制裁事件 被罚了20亿美元过程事件始末 中兴被制裁后公司现状
2023-11-02 22:12:46
- B站怎么炸崩了哔哩哔哩服务器今日怎么又炸挂了?技术团队公开早先原因
2023-03-06 19:05:55
- 苹果iPhoneXS/XR手机电池容量续航最强?答案揭晓
2023-02-19 15:09:54
- 华为荣耀两款机型起内讧:荣耀Play官方价格同价同配该如何选?
2023-02-17 23:21:27
- google谷歌原生系统Pixel3 XL/4/5/6 pro手机价格:刘海屏设计顶配版曾卖6900元
2023-02-17 18:58:09
- 科大讯飞同传同声翻译软件造假 浮夸不能只罚酒三杯
2023-02-17 18:46:15
- 华为mate20pro系列手机首发上市日期价格,屏幕和电池参数配置对比
2023-02-17 18:42:49
- 小米MAX4手机上市日期首发价格 骁龙720打造大屏标准
2023-02-17 18:37:22
- 武汉弘芯遣散!结局是总投资1280亿项目烂尾 光刻机抵押换钱
2023-02-16 15:53:18
- 谷歌GoogleDrive网云盘下载改名“GoogleOne” 容量提升价格优惠
2023-02-16 13:34:45
- 巴斯夫将裁员6000人 众化工巨头裁员潮再度引发关注
2023-02-13 16:49:06
- 人手不足 韵达快递客服回应大量包裹派送异常没有收到
2023-02-07 15:25:20
- 资本微念与李子柒销声匿迹谁赢? 微念公司退出子柒文化股东
2023-02-02 09:24:38
- 三星GalaxyS8 S9 S10系统恢复出厂设置一直卡在正在检查更新怎么办
2023-01-24 10:10:02
- 华为Mate50 RS保时捷最新款顶级手机2022多少钱?1.2万元售价外观图片吊打iPhone14
2023-01-06 20:27:09
- 芯片常见的CPU芯片封装方式 QFP和QFN封装的区别?
2022-12-02 17:25:17
- 华为暂缓招聘停止社招了吗?官方回应来了
2022-11-19 11:53:50
- 热血江湖手游:长枪铁甲 刚猛热血 正派枪客全攻略技能介绍大全
2022-11-16 16:59:09
- 东京把玩了尼康微单相机Z7 尼康Z7现在卖多少钱?
2022-10-22 15:21:55
- 苹果iPhone手机灵动岛大热:安卓灵动岛App应用下载安装量超100万次
2022-10-03 22:13:45