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冰
据最新一期《科学》杂志刊发的论文，英国科学家在实验室研制出一种前所未见的新型冰，它既不漂浮于水面上也不下沉，它被称为中密度无定形冰，几乎与液态水的密度完全匹配。获得这种冰需要在-200°C的温度下在装满不锈钢球的容器中摇晃普通冰，破坏普通冰的晶体结构。
论文标题
这一发现可以帮助科学家更好地理解水的神秘性质，甚至可以为寻找地球以外的生命提供线索，因为这种冰可以让人们了解土星和木星等冰质卫星海洋的形成过程，那里被认为可能存在地外有机体。
不可能形成的冰
众所周知，地球上正常的冰，它的分子都堆积成一个有组织的晶体结构。这种结晶冰是水的特性之一，它能以固态漂浮在液态水上而不是下沉。这是由于与其他在结晶时形成更致密结构的材料相比，水冰的晶体结构中存在相对较大的间隙。
以上，应该就是普通人认知中的冰。
但是，如果操作得当，液态水也可以无组织、无定形的状态冻结。
20世纪30年代，科学家通过在非常冷的表面上沉积水蒸气，制成了第一块低密度无定形冰。因为这个过程在太空中非常容易发生，因此这种人类要花大力气才能制备出来的冰形式，可能在宇宙中却是最常见的。
到了20世纪80年代，可以沉入水底的高密度无定形冰也被科学家研制出来。
既然有低密度无定形冰、高密度无定型冰，那么中密度的无定形冰是不是就能很快诞生呢？
大部分科学家表示，不可能！
由于在低密度无定形冰和高密度无定形冰之间存在着巨大的密度差距，而公认的观点是，在这个密度差距内没有冰存在，因为液态水的密度位于中间，因此科学家认为在这种密度下不可能形成冰。
然而，这个不可能，偶然间，成为了可能。
“磨”出来的新型冰
“这是一个周五下午进行的实验。我们只是把冰打成小块，本以为什么都不会发生。”论文作者萨尔茨曼说，“但令人惊讶的是，确实发生了一些事情。”
这个实验就是——球磨冰。
球磨机是一种类似于非常先进的鸡尾酒调酒器的设备。将一种材料放入装有不锈钢球的腔室中，然后摇动或转动直到材料被磨碎。Salzmann 说，球磨用于许多行业，但它特别擅长制造无定形材料以及将柔软的冷冻材料研磨成粉末。
计算机模拟显示，当冰与不锈钢球在低温下一起摇晃时，普通的晶体冰（左）的结构会变成无序的固体。当冰层在模拟中随机移动时，水分子（红色和灰色）重新排列成一种杂乱的无定形冰（右）
来源：University of Cambridge
研究人员预计球磨机只会将冰晶破碎成更小的冰晶。但事实并非如此。取而代之的是，翻滚的钢球剪切并压缩了冰晶，将它们推向了一种新的混乱状态，形成中密度无定形冰。
他们将这种新类型的冰命名为“中密度非晶冰”（MDA）。
来源：Christoph Salzmann via phys.org
“对于其他形式的无定形冰，如果你压缩它们并释放压力，就好像什么都没发生过一样，”萨尔茨曼说，“但是 MDA却似乎以某种方式具有存储机械能并通过加热释放机械能的能力。”
“新成员”的影响
萨尔兹曼教授表示，这一发现可能会对我们理解液态水及其许多异常现象产生深远的影响。
科学家认为，中等密度的无定形冰可能天然存在于气态巨行星的冰卫星上，那里巨大世界的引力压缩和剪切卫星的冰。如果是这样，储存在这种形式的冰中的机械能可能会影响这些类霍斯卫星的构造。
了解中等密度的无定形冰，还可以帮助研究人员更好地更广泛地了解液态水。萨尔兹曼表示，如果中等密度的无定形冰真的与液态水有关，它可能为冰研究开辟新的篇章。
参考文献：https://doi.org/10.1126/science.abq2105
综合：Nature Portfolio、中国科学院网、腾讯科技
栏目支持: 市科技工作党委、市教卫工作党委
