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一塊“七號冰”,真的能凍結(jié)地球上全部的海洋嗎?它到底是什么物

提到冰這種物質(zhì),我們每個人都十分熟悉。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(jié)冰。

可很少有人知道,其實就冰這種看起來十分普通的物質(zhì),其實內(nèi)部也有許許多多的分類。在現(xiàn)如今的科學界中,科學家們就將冰劃分出了19種形態(tài),其中最出名的便是冰的第七種形態(tài),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(jié)”,事實真的如此嗎?所謂的七號冰又究竟是什么物質(zhì)呢?

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(tài)中最常見的一種,也就是“一號冰”,由于其內(nèi)部的結(jié)構(gòu),人們也稱其為六角冰,其獲取的方式也是最容易的。那既然如此,那么冰塊形態(tài)分類的說法又是從何而來的呢?其他十八種冰塊的形態(tài)是否跟一號冰相同?

都叫冰,卻有十八種形態(tài),很多人可能會問,既然外表相同,晶體結(jié)構(gòu)不同,如何證明冰的形態(tài)是不同的呢?其實這個問題的答案很簡單,那就是不同形態(tài)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。

而我們前文所提的“七號冰”的形成,就不可能是在我們正常生活中所隨便看到的?茖W家們曾對七號冰下過定義,這種冰屬于立方形晶體形態(tài)。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(zhì),人們就會想象七號冰的結(jié)構(gòu)會不會比較復雜。可事實上,七號冰是所有冰形態(tài)中唯一一種能夠通過簡單冷卻的無序冰形態(tài)。換句話說就是,這種形態(tài)的冰,自身的晶體結(jié)構(gòu)組成是非常簡單的。

這一點在和其他形態(tài)的冰進行對比時就很容易體現(xiàn)出來,世界上絕大多數(shù)形態(tài)的冰都會在晶體結(jié)構(gòu)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(tài)的冰而言,甚至需要人類實驗儀器的幫助才會出現(xiàn)。

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(xiàn)如今的自然環(huán)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(xiàn)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(xiàn)如今地球最深的馬利亞納海溝為例,這里的壓強就大約在1.0718億帕左右,和30億帕相比,兩者之間的差距實在過大。那么地球上就沒有能夠達到30億帕的地方嗎?答案也并非如此,在地幔深處,壓強就能夠達到這個數(shù)值,只不過在這個區(qū)域,地核產(chǎn)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(zhì)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(fā)現(xiàn)大量七號冰的存在。

那既然七號冰要形成的條件這么苛刻,在地球上幾乎形成不了,科學家為什么還會把它定義出來呢?其實還真發(fā)生了在地球上發(fā)現(xiàn)七號冰的存在。早在2018年的時候,一個美國的研究團隊就曾在地表400多公里以下的一塊鉆石中發(fā)現(xiàn)了七號冰的存在。研究團隊在挖取這些鉆石的時候,意外發(fā)現(xiàn)在鉆石內(nèi)部竟然還有另外一種晶體的存在,這種晶體與鉆石無關(guān),卻更加偏向于冰,而這種“冰”就是讓人不可思議的“七號冰”。

科學家們發(fā)現(xiàn),隱藏在鉆石中的這種無色晶體,偏向于冰卻也區(qū)別于常見的冰。特別是通過高能激光脈沖實驗以后發(fā)現(xiàn),這種晶體想要維持穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),溫度必須保證在4.9攝氏度左右。

不僅如此,在強大的沖擊壓強下,七號冰還可以瞬間分解成100多個分子群,并且以每小時1600公里的速度向周圍蔓延,形成類似雪花狀的脆弱晶體,而這也是一小塊七號冰就能夠凍結(jié)地球所有海洋的謠傳的由來。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,但并不能對其他事物構(gòu)成影響。

實驗觀測到此,如果繼續(xù)強行破開鉆石,近距離的觀測七號冰,最終的結(jié)果只有可能是七號冰會在極短時間內(nèi)迅速融化,最終消失不見。

那么七號冰是如何進入鉆石內(nèi)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(huán)境中逐漸融合形成鉆石的時候,一部分氧原子以及氫原子也隨著碳分子的空隙成了鉆石的組成部分之一。

在這以后,由于地殼板塊的不斷運動,這些鉆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(jié)構(gòu)變成了晶體結(jié)構(gòu)。更重要的是,由于碳分子形成的鉆石已經(jīng)凝固成形,且自身本就具有極大的穩(wěn)定性,能夠保證七號冰始終處于一個安全穩(wěn)定的環(huán)境之中,所以科學家們才有幸觀察到七號冰的存在。

至于七號冰可以凍結(jié)海洋的這種說法,也不能算是憑空胡扯,因為七號冰的特性確實比較符合這種設(shè)想。根據(jù)科學家的研究來看,如果7號冰在自然條件下形成了,并且當時的氣壓和溫度都滿足其繼續(xù)結(jié)冰的需求,那么這家伙就會從那一個“點”瘋狂地向外擴散。在短短的一小時之內(nèi),甚至能讓附近1600公里的地方都完成結(jié)冰。但是問題是我們的自然界中,不可能存在30億帕的壓強,那就算是七號冰被放入了海洋,那基本也就是瞬間灰飛煙滅,成為了海洋中的一小滴海水。

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