一塊7號冰,真的能凍結地球上全部的海洋嗎?它到底是什麼物質?

网瘾少女 2022/01/10 檢舉 我要評論

提到 這種物質,我們每個人都十分的熟悉。尤其是對于我國東北一帶的居民而言,每到冬天的時候,只要拿上一瓶水前往室外,過不了幾秒鐘的時間, 整瓶水就會逐漸結冰

可很少有人知道,其實就冰這種看起來十分普通的物質,其實內部也有許許多多的分類。在現如今的科學界中, 科學家們就將冰劃分出了19種形態,其中最出名的便是冰的第七種形態,也就是 七號冰

不僅如此, 甚至還有傳言稱「一塊七號冰就能讓地球上的海洋全部凍結」,事實真的如此嗎?所謂的七號冰又究竟是什麼物質呢?

「七號冰」構想圖

冰的形態

冰箱的出現,讓我們隨時隨地能夠獲取冰塊,可事實上,我們在日常生活中見到的所有冰塊,都只不過是 十九種冰形態中最常見的一種,獲取的方式也是最容易的。哪怕是小孩子,也能夠用某一容器盛水以後放入冰箱,只需要靜待一段時間,冰塊也就自然而然地出現了。

既然如此,那麼冰塊形態分類的說法又是從何而來的呢?難道說其他形態的冰塊和我們常見的冰塊有所不同?答案並非如此。一位來自奧地利因斯布魯克大學的物理化學教授Thomas Loerting曾表示: 想要證明某種冰塊是全新形態的冰,就必須要闡明這種冰塊的晶體結構是什麼樣的。

常見冰的晶體結構

換句話來說就是,當我們無法通過外表去觀測判斷某一冰塊究竟屬于冰的哪一種形態時,就必須 從分子層面對冰塊進行解釋。也只有當冰塊的晶體結構與已知所有的形態冰晶體結構都不相同時,人們才能夠證明這是一種 全新形態的冰

很多人可能會問, 既然外表相同,晶體結構不同,如何證明冰的形態是不同的呢?其實這個問題的答案很簡單, 那就是不同形態的冰,成型所需要的條件也各不相同。尤其是在壓強這一點上,在低壓低溫下形成的冰塊就與在高壓低溫下的冰塊完全不同。

不同形態的冰塊

不僅如此,很多特殊形態的冰塊,對外界環境的要求遠遠超過人們的想象,以今天所講的七號冰塊為例,形成條件之一就是 對壓強的極高要求想要在日常生活中看到七號冰,完全是天方夜譚。

七號冰

科學家們曾對七號冰下過定義,這種冰屬于立方形晶體形態。和正常的冰塊一樣, 同樣是由兩個氫分子和一個氧原子組成,化學方程式也可以寫作H2O。

一般提到類似七號冰這種比較少見的物質,人們就會想象七號冰的結構會不會比較複雜。可事實上, 七號冰是所有冰形態中唯一一種能夠通過簡單冷卻的無序冰形態。換句話說就是,這種形態的冰,自身的晶體結構組成是非常簡單的。

這一點在和其他形態的冰進行對比時就很容易體現出來,世界上絕大多數形態的冰都會在晶體結構上會 以不同的方式進行排列,可這些排列方式的成型要求卻很高。 對于某些特殊形態的冰而言,甚至需要人類實驗儀器的説明才會出現。

可七號冰不一樣,在自然界之中,只要外部環境達到了7號冰的形成要求,那麼這種冰就會自然而然地出現,根本不需要人為的干預。更重要的是,即便是在這樣的情況下, 七號冰依舊能夠表現出和其他特殊形態冰一樣無序的晶體狀態。

不過值得一提的是,七號冰的形成條件絕對超乎人們的想象。在其中一方面要求極低,甚至比普通冰塊的形成還要簡單;可在另外一個方面,以地球現如今的自然環境來說,根本達不到這個要求,而這兩個方面便是溫度和壓強。

在溫度方面,七號冰僅僅只需要4.9攝氏度就可以凝固,和我們對于普通冰塊的認知完全不同。 在壓強方面,七號冰的出現至少需要高達30億帕的壓強。很多人可能對30億帕沒有太大的概念,用自然界中的壓強進行對比就能理解。

以現如今地球最深的馬利亞納海溝為例,這裡的壓強就大約在1.0718億帕左右,和30億帕相比,兩者之間的差距實在過大。那麼地球上就沒有能夠達到30億帕的地方嗎?答案也並非如此,在地幔深處,壓強就能夠達到這個數值,只不過在這個區域, 地核產生的高溫根本不可能讓七號冰存在

由此可見,七號冰的物理性質雖然簡單,但實際形成的要求卻太過困難。也 或許只有在某些特殊的地外天體中,人類才有可能會發現大量七號冰的存在

凍結海洋?

了解七號冰的物理性質以及形成條件以後,我們就可以來驗證一塊七號冰就能凍結地球上所有海洋的傳言是否真實。科學家們通過對七號冰晶體結構的影響力以及形成條件進行分析後得出結論:

七號冰根本不可能將地球上所有的海洋全部凍結!

首先從存在的可能性上來講, 七號冰與其他所有不同形態的冰最大區別就在于形成要求。可由于七號冰自身結構也屬于簡單無序的排列方式,所以即便七號冰真的在自然界中形成, 只要外部環境發生一定程度的改變,這種冰便會徹底不復存在。

換句話來說就是,當我們將七號冰真的投放進入海洋以後,七號冰會以極快的速度消失不見。 除非整個地球的地表環境已經達到30億帕的壓強,並且溫度保持在4.5度以下。只不過真到了這種時候,問題的本質也就會發生變化。海洋凍結成冰並不是由某一塊七號冰影響,而是由于 整個地外環境的影響

冰封地球構想圖

其次就是從影響的能力上來看,某一個物質想要影響到另一個物質時,最重要的一點就在于 「同化過程」。也就是說七號冰想要讓整個海洋同化,就必須要改變海洋中所有水資源的分子結構。可就七號冰這種物質來說,根本不具備這樣的能力。

在這種情況下,其實不是七號冰影響地球上的海洋資源,而是海洋水資源影響七號冰。這一點很好理解,將七號冰與水資源調換一下數量級就會發現,或許一滴高達百度的水滴,在進入七號冰內部時,將大面積的對七號冰造成影響。 由此可見,七號冰影響地球上所有海洋,根本就是一個傳言。

自然界中的七號冰

正常情況下,自然界中確實不可能出現七號冰,畢竟對壓強的要求實在是太高了。 可遇到某些特殊條件,七號冰同樣有存在的可能性,畢竟科學家們如果沒有發現過七號冰,肯定也不可能對這種未知的特殊形態冰做出定義。

事實上, 早在2018年的時候,奧利弗·特招納研究團隊就曾在地表400多公里以下的一塊鑽石中發現了七號冰的存在。研究團隊在挖取這些鑽石的時候,意外發現在鑽石內部竟然還有另外一種晶體的存在,這種晶體與鑽石無關,卻更加偏向于冰。

經過長時間的研究之後,科學家們發現 ,隱藏在鑽石中的這種無色晶體,偏向于冰卻也區別于常見的冰。特別是通過高能雷射脈衝實驗以後發現,這種晶體想要維持穩定的結構,溫度必須保證在4.9攝氏度左右。

不僅如此,在強大的衝擊壓強下,七號冰還可以 瞬間分解成100多個分子群,並且以每小時1600公里的速度向周圍蔓延,形成類似雪花裝的脆弱晶體,而這也是一小塊七號冰就能夠凍結地球所有海洋的由來。只不過之前的研究學者們沒有想過, 七號冰雖然可以大范圍地分解,但並不能對其他事物構成影響。

當然,實驗到這裡也就差不過接近尾聲了,如果繼續強行破開鑽石,近距離的觀測七號冰,最終的結果只有可能是七號冰會 在極短時間內迅速融化,最終消失不見

那麼七號冰是如何進入鑽石內部的呢?其實這完全是一個偶然的情況。在地球演變的進程中,碳分子在地底環境中逐漸融合形成鑽石的時候, 一部分氧原子以及氫原子也隨著碳分子的空隙成了鑽石的組成部分之一。

金剛石的分子結構

在這以後,由于地殼板塊的不斷運動,這些鑽石逐漸下沉到能夠到達30億帕拉強的地底深處。 當溫度以及壓強都達到了七號冰的形成要求時,七號冰也就從原本的分子結構變成了晶體結構。

更重要的是, 由于碳分子形成的鑽石已經凝固成形,且自身本就具有 極大的穩定性,能夠保證七號冰始終處于一個 安全穩定的環境之中,所以科學家們才有幸觀察到七號冰的存在。

七號冰的研究意義

既然七號冰已經被證明沒有能夠影響地球所有海洋的能力,且七號冰本身的形成要求極為困難,那麼我們為什麼還要研究七號冰呢?不僅如此,類似這樣的晶體,難道每一次成功研製出來,都需要用鑽石進行保存,這不是完全成了收藏品?

事實上,科學家們之所以研究七號冰,並持續不斷地研究更多有關七號冰的特殊結構以及形成要求, 主要目的是為了在未來地外天體探索中能夠起到相應的作用。

宇宙中的探測器

以目前地球的地表環境來看,七號冰的形成是不可能的,可如果是在另外一個天體上面,當溫度和壓強都達到要求以後,七號冰自然就會有存在的可能。不僅如此, 由于七號冰的本質是一種特殊形態的冰,所以科學家們還能夠通過七號冰的存在推測出天體上可能存在大量的水資源。

不同溫度和壓力下水的不同形態

而了解地外天體探索的人都知道,一旦能夠判斷出某一個天體中存在水資源,世界各國宇航局對這一天體就會更加關注。

以木衛二為例,雖然從外表上來看,和其他星球並沒有太大的區別,並且僅僅只是一個衛星而已,但就是 因為大量水資源的存在,所以木衛二還被認為是太陽系中最有可能存在生命的天體之一。到了這一步以後,其實有關宇宙探索的方向就會變得更加廣闊。

衛木二含有大量水資源

在面對七號冰的時候,我們每個人都應該有正確的認識才對。有關于七號冰能夠影響地球海洋的說法雖然是傳言而已,可 這與七號冰這種物質本身並沒有太大的關係。

我們證明傳言,主要目的也只是為了了解七號冰的能力極限。相信在未來的研究之中,類似的物質還會越來越多, 如何透過事物的本質去思考相關的研究方向,這才是我們真正應該關心的事情。

搶先看最新趣聞請贊下面專頁

用戶評論