它介於液體和固體之間，美國學者製造出「超離子水」

來自美國的研究團隊於 5 日表示，他們成功在地球上創造了一種介於液體與固體狀態的「超離子水」，他們相信這樣的發現將能夠解釋許多天文學家懷疑已久的問題。

理論上，有這麼一個東西……

一直以來，天文學家均注意到天王星、海王星產生的磁場和地球很不一樣，面對這奇怪的現象，科學家假設這是因為存在於天王星、海王星的水冰是一種既是液體，也是固體的「超離子水」（superionic water）。

星球的怪異磁場是因為它

他們認為，在理論上這種狀態的「超離子水」會像金屬一樣導電，才會讓天王星、海王星的磁場這麼奇怪，但是過去並沒有人能證明「超離子水」存在。

▲ 水分子特殊的性質，讓科學家對此進行了各式各樣的研究。（Source：pixabay）

水分子的千萬種風貌

一般來說，水是由兩個氫原子、一個氧原子構成的分子，並以 V 字型的方式相互連結。當有非常多水分子聚集時，它們集體的結構會根據狀態有所改變。

舉例來說，當水分子處於液態時，水分子之間會因為氫鍵而與其他水分子隨意卻緊密地連結。但如果是在結冰狀態，那麼水分子之間就會形成特定的堆積結構，形成更加穩固的晶體（冰）。目前科學家已經知道十幾種「冰」的形態，就是因為水分子排列、堆積方式不同有關。

高壓也會改變水分子

其實除了溫度，水分子在施以高壓的情況下，氫原子、氧原子也會跟著改組，形成其他晶體結構。目前科學家也已經知道十幾種「冰」的不同形態。

▲ NASA 拍攝的海王星下半部。「超離子水」是在 1988 年第一次提出，直到現在才證實。（Source：NASA）

必須高壓、高溫才能滿足條件

1988 年，科學家認為推測天王星和海王星高壓、高溫的環境，可能就是催生出「超離子水」的原因──一種氫以離子形態，自由移動於氧的晶體結構之間，形成了介於液體和固體之間的狀態。

地球上看不到的型態

來自加州柏克萊大學地球和行星科學的教授讓洛斯（Raymond Jeanloz）形容，這就像是「有一部分的水冰融化了」，而這種形態的水並不存在於地球。在 5 日，一份刊登於期刊《自然─物理學》的研究相信他們成功在地球上製造出了「超離子水」。

▲ 團隊的實際實驗過程，當時他們正以雷射光照射「冰七」。（Source：LLNL）

在常溫也會結冰的「冰七」

當時讓洛斯博士和他的同事在勞倫斯利佛摩國家實驗室（Lawrence Livermore National Laboratory，LLNL）透過兩片鑽石，以每平方英吋 36 萬磅的壓力加壓水，讓水因為高壓形成在室溫環境也能形成的固態冰「冰七」（ice VII），密度是水的 60 倍高，施加的壓力則是一般人在地球感受到壓力的 25,000 倍。