神奇的“Ice-VII”有能力使地球进入冰河时期?

我们知道,地球有过冰河时期(Ice Age),也称冰川期,那个时候冰层覆盖了世界上大片土地,气候非常寒冷,就连海洋也不例外,蓄积着厚厚的冰层。

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地表被封冻

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冰河时期有猛犸象

这么极端的环境下导致很多生物灭绝,幸存下来的生物也被迫改变生活习惯。那样的环境下,地球上最容易见到的就是冰了。

话题至此,今天我们来讨论一下“Ice-VII-7号冰”。

首先来完整地认识一下冰。

冰是水分子有序排列形成的结晶,我们可以认为通常的冰是水在自然界的固体形态,冰晶是水分子呈六角形规则排列的结构。

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雪花冰晶

这种冰遇热后,一个水分子会从结晶脱离,自由运动,但是它并不会回到原来的位置。相反,它的存在会使结晶出现歪曲,导致结晶分解形成液态水。

目前,科学家发现冰包含了18种晶体结构。而我们常见的冰是“冰Ih”,还有一种冰“冰Ic”只是少量存在于大气圈上层。其余的基本上出不了实验室,只有在极高的压力下才能产生。我们可以认为,即使在几百摄氏度的条件下只要压力足够大,也可以形成冰。

冰晶之所以形态多样,是因为相邻的水分子用强大的氢键构成了一个四面体的结构,当水处于凝聚态时,每个水分子都几乎会形成四面体的氢键,从而最大限度地与其他水分子结合。如果施加足够的压力,里面的冰会变成“冰-II”,氧原子会排列成菱形。

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钻石中存在七号冰

以此类推,继续施压,提高实验室条件,会出现“冰-III”、"冰-IV"等等。这也是上面提到在极端高温条件下,只要压力足够,某种形式的冰也是存在的。

Ice-VII

冰-VII的氧原子呈立方体排列,而现实中同样的存在条件是地球的表面压力超过10000倍。在实验室中,可以用高强度的冲击波或激光脉冲轰击夹在金属板之间的薄薄水样本而产生。

7号冰在自然界中无法单独存在,但是在地幔深处开采钻石中发现了天然存在的冰-VII。那里是适合钻石形成的条件,高温高压,却无法形成7号冰。只有水在钻石形成的过程中被包裹进去形成气泡,并且逐渐上升到表面,同时受到低温和高压的影响就有机会找到七号冰。

七号冰以大约100个分子组成的微小团簇的形式突然出现,然后以每小时超过1000英里的速度极其迅速的增长。

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如果条件都满足的情况下七号冰可以在短短几个小时就把全球海域冰冻,但是现实中不可能的。

有科学家曾假设,一个星球的海洋在流星或彗星的轰击下会经历剧烈的变化,这些爆炸产生的冲击波足以将水压到适当的压力,使其在足够的深度(数百公里)冻结成冰

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然后扩散到表面,产生的后果几乎足以毁灭星球表面所有生物。

科学家们对于7号冰的研究可以弄清楚某些行星是否真的支持生命,以及适宜居住在什么程度。

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页面更新:2024-03-18

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