科學家近日宣布了一項關于水的新發現,這一發現挑戰了我們對水這一常見物質的傳統認知。長久以來,我們知道水主要以固態、液態和氣態存在,但鮮為人知的是,水在高溫高壓條件下還能展現出更多奇異的形態。
在法國勞厄-朗之萬研究所,一個國際科研團隊借助先進的中子光譜儀,成功觀測到了一種名為“塑性冰七”的水的奇異形態。這一發現不僅證實了科學家15年前通過分子動力學模擬預測的結果,更是首次通過實驗手段捕捉到了這一神秘形態。
“塑性冰七”是一種獨特的混合態,它兼具固態和液態的特性。在這種形態下,水分子形成了與“冰七”相似的剛性立方晶格結構,但不同之處在于,“塑性冰七”中的水分子仍保持著液態水中的快速旋轉運動。這種旋轉運動發生在皮秒級別,即在極短的時間內完成。
據科學家介紹,“塑性冰七”存在于一個特定的溫度和壓力范圍內,即在177℃至327℃的高溫和0.1GPa至6GPa(相當于1億至60億帕)的壓力環境下。這一發現揭示了水分子在高溫高壓條件下的復雜行為,為理解水的物理和化學性質提供了新的視角。
研究團隊進一步指出,水在溫度和壓力變化時會展現出三種不同的形態:液態水、固態冰以及位于兩者之間的“塑性冰七”。在液態水中,水分子可以自由平移和旋轉;在固態冰中,水分子的平移和旋轉都被凍結;而在“塑性冰七”中,水分子雖然排列成有序晶體結構并失去了自由平移的能力,但仍保留了旋轉能力。
這一發現不僅豐富了我們對水的基本認識,還為材料科學、地球科學以及天文學等領域的研究提供了新的啟示。科學家表示,未來將繼續探索水的更多奇異形態,以深入了解這一地球上最重要的物質之一。