仅需一块冰,就能让全球海洋结冰?是什么样的冰块能有如此威力?在德国拍摄的一部灾难片《后天》中,有一幕飞行员打开窗户瞬间被冻住的镜头,而这看似不可能出现在我们日常生活中的画面,真的有可能成为现实吗?
年来科学家意外发现一种特殊的冰,被命名为七号冰,它的出现在全球引起了不小的轰动,那么七号冰是如何形成的?七号冰的出现会对人们生活造成影响吗?接下来就为大家一一解析。
其实冰在我们的生活中是非常常见的,冰是水的另一种表现方式,由于地球表面的压力比较稳定,平时只会考虑温度的变化,海拔差距不大情况下,水便处于在标准的大气压之下,在这样的压力下,低于0摄氏度时水便结成冰,高于0摄氏度则是液态,而温度到达摄氏度水则会形成气化。
这些知识在我们上学时候就已经了解了,在这样的情况下,大多数人都对冰已经十分了解,但实际情况却完全相反,其实冰除了固、液、气三种形态以外,还有等离子态、费米子凝聚态等,水在不同环境之下,也能凝成不同种类的冰。
平时我们常见冰的类型名为“冰Ih”,一般用于食用,但事实上冰的种类也非常多,迄今为止,冰的类型已经达到17种,大多用于科学实验等方面,其中最让人感兴趣的则是七号冰。原因则是七号冰有一种很玄幻的说法。
如果在海洋中投入一块七号冰,便会在海洋中蔓延,并且以每小时公里的速度冻结整个海洋,甚至会造成整个地球会冰封,那么这样的说法可信吗?我们先来看七号冰究竟是个啥。
在物理学中,冰是水固体形态的一种,而水则是由水分子组成的流体,它可以任意改变形状,在液体中不断随机流动,在低温条件下随着水分子的凝固形成的结晶,最后演变成固态物质。
而在这过程中,水分子的两个氢分别与其他不同的水分子进行结合,由于水分子的结合方式选择不同,才会使水在不同环境的情况下凝结成不同类型的冰,这个过程有可能推进到这些物质密度的极限,而我们上面提到的十几种冰,则是在这样的情况下才形成的,其中就包含七号冰。
除了以上条件外,七号冰的形成还有一个重要因素,那就是必须要有足够的压强,正常情况下海洋表面的压强约有9万帕,目前最深的马里亚纳海沟的海底,压强最多只接近到一亿帕,但如果想形成七号冰的话至少需要30亿帕,在这样的前提之下,很明显达不到七号冰的形成条件。
所以说如果真的把七号冰投入海洋,只会使七号冰迅速消失,并不会出现传闻中那样冰封海洋的情况,更何况地球虽然有凝结的条件,但并没有七号冰所需要的强压,它自身的存在都是个问题,怎会有其他的能量呢?所以冻结海洋显然不太现实。
当然,假如地球的压强真的到达标准,那么七号冰有可能真的有传闻中那样的威力,到时候别说把海洋变成冰川,地球都会变成一个“冰球”,因为世界上70%的面积都是海洋,真到那时陆地肯定也会受到影响,不过一切都基于假设的前提下。
在大家都了解七号冰的形成条件后,大部分人都觉得按照七号冰的形成条件来看,地球上是不是不存在七号冰呢?其实还真有七号冰,在年一个美国的地球科学家带领着研究团队,在寻找天然钻石内部存在的二氧化碳时,意外的发现七号冰的样本,听到这里,大家不免觉得好奇,钻石为啥还能跟七号冰扯上关系?
前面我们提到过,七号冰生存条件除了温度以外,更需要需要足够的压强,但我们要知道,地面位置越深,相应的压强就越大,因此地球深层的特定区域就有形成七号冰的条件,虽然矿洞里的水并不足以固化,但我们要知道,钻石的形成并不是一朝一夕的,在钻石成型的过程中,地球深处的水就被钻石的轮廓所包围,随着钻石成型以后,这些水就被装到钻石之中。
说到这里不得不提的是,钻石可不仅仅是好看,它还有一项特殊的“技能”,随着钻石的形成,就算钻石离开了高压环境,钻石依旧可以把内部的强压保存下来,就好比钻石从地下带到地面,随着温度上升,七号冰可能会融化,但内部的强压依然是存在的,只要放到合适的温度环境下,依然可能会结成七号冰。
在研究团队发现了七号冰的样本之后,经过反复地扫描、检测,最终发现了七号冰特殊的固态结构,这也是世界上首次发现自然存在的七号冰样本,并且“仅此一份”,当然,如果把钻石的结构破坏,随着内部的压强释放,七号冰便会在短时间融化为液态,因此,七号冰虽然稀有,但也并没有传闻中那样可怕的能力。
在我国有句老话叫无风不起浪,外界把七号冰传得那么神,地球上没有七号冰,那么其他星球上会不会有呢?曾经有人说过,海王星就是七号冰的生产基地,只要有能力从海王星保存下来,那么你就拥有“地球最强武器”,那么海王星和七号冰到底有没有关系呢?
事实上,七号冰和海王星有没有关系我们不知道,目前我们只知道海王星距地球约为0.光年,约等于10万亿公里,站在客观的角度刦分析,二者距离这么远,又怎会有联系?就算有联系,我们过不去,海王星上的七号冰也过不来。
根据资料显示,其实海王星是一个气态行星,是太阳系中距离太阳最远的一个星球,所以海王星是最寒冷的行星,地表温度大约在零下℃,真有人到那里,估计刚打开舱门就变成冰块一个了,根本不可能看看这里究竟有没有七号冰。
其次,如果真到了海王星内部,那就不是找七号冰了,而去寻找更罕见的十八号冰,也被称为“超级冰”,就从数字来看,也明显可以看出超级冰和七号冰并不是一个档次的,科学家在一次实验中,将温度调到了多度,在这极高的温度下,水就变成了超级冰,听到这里很多小伙伴都很疑惑,高温之下还能水化冰?
正常来讲,温度越高意味着水蒸发得越快,而且一定会化为气体,其实这就是超级冰的神奇之处,其实形成超级冰的条件不仅仅是高温,和七号冰一样,也需要高压。
其实在30多年前,有物理学家推测,巨大的压力可以把水挤压成超离子导体形态,而这种材料一部分是固体,另外一部分是液体,整体由晶格组成,在液体部分氧原子会压缩成凝固的晶体,而晶块中的氢质子则会像水一样四处流动。
科学家在该实验过程中采集大气压,并通过设备将水和大气压置于同个空间中,并且不断地增加压力,当水温达到约摄氏度时,水便冻结了,并生出了一层薄薄的结晶体,不过由于无法保持温度环境,维持数秒后,超级冰便很快消失了。
但地球上的条件实在过于苛刻,尤其是任其自然形成,基本是做不到的,但地球上没有条件,不代表其他星球不可以,根据科学家的说法,在海王星内部公里深处,考虑到水在不同程度的压强之下,形成的条件也不同,在压强比较大的空间,水的沸点会变得极高,同样的道理,水的凝固点也会变得很低,根据推测来看,海王星极有可能存在大量的超级冰。
虽然地球的环境不能自然形成超级冰,但是人类可以通过不断研发技术,利用科技制造出超级冰,不过目前掌握的信息来看,超级冰到底有什么作用,我们还无从知晓,但随着人类更深层次的研究,肯定能将超级冰用到日常生活当中。
说到这里大家可能不太清楚,其实在高温环境之下形成的冰并非超级冰一种,其实七号冰也需要高温,很多人听到这里彻底懵了,七号冰不是需要压强的情况下吗?为何又需要高温环境了呢?
实际上七号冰并不止一种,我们之前说过,七号冰是在水分子的随机运动中形成的,我们可以理解为“变异冰块”,未来很有可能在我们的生活中普及,接下来就给大家讲讲另一种七号冰的作用以及形成。
其实第二种七号冰还有个名字:热冰,顾名思义,热冰是凝固点高于0度的冰,热冰和超级冰的原理相同,并不是由低温形成的,而是由高压等作用的环境下,形成水的固体状态,哈佛的博士生亚历山大和其他相关领域的教授,花了一年的时间来验证这种冰的存在,并在电脑上模拟原型。
在他们多次模拟之下,最终向外宣称,他们在金刚石上盖上一层钠原子涂层,这涂层将会在相应的高温之下结成冰,并且可以提前预测,当水分子靠近金刚石表面的钠原子涂层时,在何时可以变得稳定,什么样的情况会重新结成晶体结构,提前知晓了问题所在,便可以早做准备。
并且亚历山大表示,建议钠原子涂层最好厚一些,这样的话可以对金刚石的表面形成生物屏蔽,以免出现突发状况,在多次研究之后,热冰将有望在医疗设备中应用,目前的移植手术由于涂层面的光滑度不够,容易出现血液凝固的问题,一直没有进展。
但是通过这项技术所制造的冰层,刚好可以填补涂层面的不足,使其表面更加光滑,并且使凝结物质接触涂层面,避免了血液凝结的问题。
目前我们观察到的冰晶仅有17种形态,仅仅是一小块冰,就能对我们的生活的带来不同程度的便利,更侧面印证,就算是冰这样看似及其普通的物质,竟然还有我们难以理解之处。
也足以证明大自然远比我们想象中还要神奇,而人类也在慢慢的发现它、了解它,那么随着人类更深层次的探究,大自然的种种秘密终将被揭开,真到那时,会出现让我们整个世界震惊的景象吗?
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