7号冰是什么?它真的能让地球上的海洋迅速冻结吗?

自然界中大部分物质都可以三种状态存在:固态、液态和气态。除此之外还有比较特殊的等离子态,由于温度的升高分子发生分离,原子自由移动,而电子也会逃脱原子核的束缚,例如我们的太阳就是这种状态。由于高温高压的环境,太阳内部粒子粒子如脱缰的野马自由移动。

宇宙中含量最多的元素就是氢元素,而由两个氢原子和一个氧原子结合构成一个水分子,对于碳基生命,水的作用至关重要,它们可以参与生物体内细胞的新陈代谢过程。地球上的生命就起源于原始海洋的热泉,经过38亿年的发展演化,目前地球上已经有数百万个物种,但无一例外对于水都很有依赖性。

像科学家寻找地外生命,他们的标准之一就是要看这么天体上是否含有稳定的液态水。一般人认为水的微观结构可能非常简单,两个氢原子加上一个氧原子构成了水分子,而水分子之间通过分子键连接,可能是液态形式或者固态形式。

但实际上科学家发现冰的结构貌似并没有那么简单,因为不同的外界环境,主要是温度和压力的影响,冰的微观粒子结构形式可能不同,家里冰柜的冰块一般都是最普通形式的冰,它们算是在标准大气压下形成的,但科学家认为通过外界压力的提高,冰的结构形式会用不同,表现出的性状如硬度等也不相同。

冰的微观状态在不同压力下会发生转变,出现多种亚稳相态的冰,今天我们要讨论的是第七号冰(ice VII),当科学家把六号冰(ice VI)在低于95开尔文的温度下进行等温压缩,最后可以得到七号冰。但是当温度上升至120-150开尔文的时候,七号冰就会变成低密度的无定形冰,也就是最普通的一号冰。当把压力逐渐的升高,这个时候七号冰就可以在相对高温的状态下保持稳相态,不会向低号冰转变。

七号冰为什么威力那么大哪?其实这是一种误解,科学家发现七号冰的形成过程,在极高的压力下至少超过万个大气压,七号冰就开始逐渐的形成,最开始聚集100个水分子,随后便以每小时1600km的速度快速增长,那么按照这样的冻结速度,有些人认为把7号冰放在海洋中可能很快就冻结全球的海水。

但实际上大家都忽略了一个前提,那就是七号冰的维持需要在特定的环境下才可以,至少要超过一万个大气压,并且温度还要相对低一些。目前海洋中最深的地方是马里亚纳海沟,深度达到1.1万米,简单来计算一下大约是10米水柱一个大气压强,那么马里亚纳海沟底部的压强大约就是1100标准大气压强,所以说七号冰放在海洋中任何位置都无法维持它的存在。

但科学家认为18种冰的相态,只有1号冰也就是最普通的冰,在地球上是最常见的,而其他相态的冰在地外天体上可能广泛存在,尤其是一些大行星以及富含水的卫星,如木卫二等。

在2018年的时候科学家曾在自然界中发现七号冰的存在,可想而知要想保持它们的稳定,必须要有足够的压力,地球上的海洋压力不够,那么可能就需要去地下寻找了。科学家认为在地下410-660公里之间的地幔过渡带中一些金刚石中,广泛的存在七号冰。

可以说七号冰的冻结速度的确很快,但也要保证它们的形成条件才行,如果压力不够或者温度稍高,七号冰会迅速的转变为普通的无定形冰。

文/科学黑洞,图片来源网络侵删。