科学家发现水的第四态！ 「超离子冰」有助寻找适居行星

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2021-10-29 22：30 联合报 / 编译罗方妤/即时报道



科学家发现水除了气态、液态和固态三态，还有「第四态」，被称作是「超离子冰」。 图为民众去年在比利时布鲁塞尔市中心进行气候抗议时融化的冰雕。 路透

美国CBS新闻报导，科学家发现水除了气态、液态和固态三态，还有「第四态」，被称作是「超离子冰」（superionic ice）。

科学家表示，这种奇怪的黑色冰通常在海王星和天王星等星球核心形成。 不过，地球内部也有超离子冰，对于维持磁场发挥作用。 火星和水星没有磁场保护，天气恶劣。 科学家认为，寻找超离子冰可能对寻找其他适居行星发挥作用。

「自然–物理」期刊（Nature Physics）刊载一项研究写道，美国芝加哥大学教授普拉卡彭卡（Vitali Prakapenka）共同领导的研究团队详细介绍，超离子冰必须在极端条件下才能形成。 科学家们先前用巨大冲击波贯穿水滴，才得以有一瞬间见到超离子冰的真实样貌。

研究团队这次用不同方法重现超离子冰。 他们用两颗钻石挤压水，重现行星核心的巨大压力环境，并用科学研究工具先进光子源（APS）和高亮度X光射线加热水。 研究团队之后发现，超离子冰密度没这么高，且由于和光的交互作用不同，所以看起来像是黑的。

普拉卡彭卡说：「这是一种新的物质状态，所以它基本上是新材料，可能和我们想像的不同。」

科学家更惊讶的是，超离子冰形成所需的压力比他们想象的轻很多。 他们原以为需要50千兆帕（gigapascals）才能形成超离子冰，相当于火箭内部燃料为了燃烧升空时所需的压力，但实际上只要20千兆帕就可以了。