水是地球上發(fā)現(xiàn)的最豐富的物質(zhì)之一，約占地球表面的百分之70，同時(shí)也是宇宙中常見的物質(zhì)之一。作為我們生存的重要物質(zhì)，水在化學(xué)、物理學(xué)和地球科學(xué)等許多不同領(lǐng)域都得到了廣泛研究，研究表明，水有很多種不同的形態(tài)。
非同尋常的冰18
對(duì)地球來說，水是一種生命必需的物質(zhì)，就像是氧氣一樣，沒有它地球上的生命就不可能存在。一般來說，人們的固有思維里對(duì)水的認(rèn)識(shí)僅限于三種形態(tài)，也就是液態(tài)水、冰、蒸氣。但實(shí)際上水有二十多種形態(tài)，其中一種被稱為冰18。
冰18是一種氫排列完全無序的立方晶體，比起這個(gè)，它更突出的特點(diǎn)是可以在2000攝氏度的溫度下結(jié)冰。這是完全反常識(shí)的一個(gè)說法，因?yàn)榘凑罩袑W(xué)課本里所說的，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的環(huán)境之下水在0攝氏度結(jié)冰，而一旦超過100攝氏度的臨界點(diǎn)，水就會(huì)蒸發(fā)。
但是這是有前提的，“標(biāo)準(zhǔn)的大氣壓”環(huán)境下，水才會(huì)在0攝氏度結(jié)冰。但是水和冰并不會(huì)只在地球人口中的標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下存在。在太陽系中，水和冰都是很豐富的自然存在，從近太陽的水星到遠(yuǎn)的奧爾特云天體中都有它們的身影。
在地球表面，特別是在極地地區(qū)和雪線以上，冰儲(chǔ)量豐富，并且是一種常見的降水和沉積形式，在地球的水循環(huán)和氣候系統(tǒng)中有關(guān)鍵作用。然而在太陽系之外，冰會(huì)以星際冰的形式出現(xiàn)，它不一定是在低溫環(huán)境中以雪花和冰雹的形式落下。
冰18的發(fā)現(xiàn)
標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下確實(shí)很難形成所謂的冰18，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下除非人為介入，否則只能看到人們熟悉的那種冰形態(tài)。因此冰18的發(fā)現(xiàn)并不是在地球上，而恰恰是在宇宙中，是在與人類認(rèn)知背道而馳的其他星球上。
1986年美國的旅行者2號(hào)在宇宙中遨游時(shí)路過了天王星，它和天王星的接觸并不久，大概是兩個(gè)小時(shí)，但就在這短短兩個(gè)小時(shí)里，它有著不俗的收獲，除了兩個(gè)天王星的環(huán)形系統(tǒng)和多個(gè)衛(wèi)星以外，還發(fā)現(xiàn)了天王星奇怪的磁場(chǎng)。
天王星奇怪的磁場(chǎng)主要體現(xiàn)在它復(fù)雜的磁場(chǎng)運(yùn)行模式以及自轉(zhuǎn)方向上，另外海王星也出現(xiàn)了同樣的情況。這就說明這兩顆星球上一定有什么特殊的物質(zhì)影響了星球的磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。已知這兩顆星球都是富含水的星球，因此科學(xué)家就順著這個(gè)方向?qū)ふ艺嫦唷?/p>
天王星和海王星獨(dú)特的星球環(huán)境條件造就了冰的反常形態(tài)，也就是所謂的冰18。冰18受到了這兩顆星球的壓力和溫度的影響，最終成為了部分固態(tài)部分液態(tài)，且能夠在高溫下結(jié)冰的奇異形態(tài)，大量的存在于天王星和海王星之中。
冰18有何重要意義？
發(fā)現(xiàn)冰18的重要意義在于能夠幫助人類理解其他星球上的環(huán)境，就像是地球科學(xué)家模擬火星土壤和火星環(huán)境種菜一樣，相比真的登上火星、天王星和海王星，在地球上復(fù)制環(huán)境并進(jìn)行研究的成本也要更低一些。
科學(xué)家嘗試著在地球上復(fù)制了冰18。首先，無論是冰18還是冰，它們歸根結(jié)底都是冰，也都是水，都是由一個(gè)氧原子和兩個(gè)氫原子共同組成的，因此實(shí)驗(yàn)的原料并不難找，難度主要在于對(duì)其結(jié)構(gòu)的解構(gòu)和重構(gòu)。
其次，2000攝氏度高溫和非標(biāo)準(zhǔn)大氣壓也不是很難的事情，在實(shí)驗(yàn)室里有各種機(jī)器可以制造出這樣極端的條件和環(huán)境�？茖W(xué)家用激光完成了對(duì)水的重構(gòu)，六束激光產(chǎn)生了沖擊波，沖擊波并不是從一而終，而是越來越強(qiáng)，逐漸把普通的液態(tài)水加壓加溫。
液態(tài)水面對(duì)地球標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的400萬倍和高達(dá)近3000攝氏度的高溫，最終它的原子凍結(jié)，形成了冰18。在復(fù)制的過程中，科學(xué)家還有一個(gè)意外的發(fā)現(xiàn)，那就是冰18是可以導(dǎo)電的，這進(jìn)一步地解釋了天王星和海王星磁場(chǎng)混亂的問題。
在天王星和海王星上，冰18廣泛存在在其內(nèi)部，它的導(dǎo)電能力擾亂了這兩顆星球的磁場(chǎng)。另外，冰18還有一個(gè)特征，它的密度很大，同體積的冰18和冰相比之下，冰18的重量是后者的四倍。這對(duì)于人類尋找宜居星球來說也許也是一個(gè)好消息。
一直以來，科學(xué)家們都想尋找一個(gè)和地球差不多的星球作為星際移民的目的地，但事實(shí)證明這個(gè)尋找目標(biāo)已經(jīng)很難實(shí)現(xiàn)了，很有可能根本沒有星球擁有類似地球的環(huán)境條件。而冰18說明，即使一些星球上一些人類熟知的物質(zhì)有著異常的形態(tài)，但它仍可以為人類所用。
