小伙伴,你玩过泼水成冰吗?
在我国极寒的北方地区,一到三九天,最常见的就是泼水成冰的的游戏,而想要泼水成冰,首先要满足气温在零下40摄氏度左右,以及一盆90摄氏度以上的热水。
在巨大的温差下, 高温水蒸气会因为极冷的环境温度,而迅速凝华形成冰晶 ,这凝结冰晶的速度只在一盆水泼撒上天空的瞬间。
看过鬼吹灯的人,大多都对“ 冰瓢虫 ”有很深的印象,一只小小的蓝色飞虫,在触碰到人体的一瞬间,竟然在 几秒的时间直接将一个成年人冻成了冰雕。
难以想象,一个小小的虫子,体内真的会蕴藏这么大的低温能量吗?当然这只不过是小说而已,我们本不用那么当真。但是,当小说的幻想照进现实的时候,你还能坐得住吗?
冰,在我们眼中,都是一样的,但在科学家的眼中, 冰的种类可是足有19种 的。
2018年美国内华达大学地球化学家 Oliver Tschauner 的团队,在研究天然钻石的时候,意外的发现了,在 钻石中竟然存在着七号冰 ,并且将此次的重大发现,发表在美国《科学》杂志上。
不过就是钻石里面有了杂质,这有什么稀奇的呢?
钻石有杂质,当然不稀奇,但是当 这颗钻石是来自地表以下660公里的地幔过渡带中的钻石,那就稀奇了 。660公里,意味着你要在高速公路上开上6 个小时。而且就目前已知的地幔上部温度就达到了1100℃,即便是过渡带,温度也不会太低,在这里形成钻石很正常,但将水包裹其中并且形成了冰晶体,那就太罕见了。
而当科学家们针对七号冰研究的时候,发现在特殊的条件下,它内部蕴含的低温能量会以每小时1600公里的速度蔓延,这个速度甚至比声音的传播还要快, 如果向海洋中丢下一颗这样的七号冰,那么在短短几天时间内,这股低温能量就能冰封地球,让地球直接回到冰河世纪。
那么这个发现,真的如同科学家所说的那么危险吗?地球真的会被冰封吗?
事实上,一个钻石中的冰七,并不能形成多大的影响, 即便它的内部低温能量真的被释放了,在释放过程中的能量衰减, 也会让它无法形成什么气候。
原子弹威力那么大,它的打击面的辐射范围也无法覆盖全球,更何况是一块七号冰呢?
那七号冰如果通过人工,能不能制造出来呢,如果可以制造出来,是不是就能阻止全球变暖呢?这就要考虑到它的形成条件了。
分子在不同的压强和温度下,会有不同的排列顺序,从而组成不同硬度、状态的物质。 而这个七号冰的形成要求是极为苛刻的。
虽然目前科学家们已经可以通过改变温度和压强的实验,制造出2-18 号冰的成品,但是这仅限在实验室中模拟苛刻条件之下完成的。
我们都知道, 日常所见水的结晶体是冰,也就是目前科学家命名的一号冰 ,它是由水分子有序地排列下形成的结晶体,它的冰冻临界
点是零摄氏度,密度是0.92g/ m³。
而在1900年, 一位德国的科学家,曾在200兆帕的高压,-70℃—80℃的条件下制造出了二号冰, 其中的氧原子的排列有了改变,它与一号冰截然不同的是,氧原子是成立方体排列的。
因此,只要给冰晶体施加适合的温度和压力,他们就会改变不同的相态。不过这也是七号冰的特殊之处,它可以在很大的温度和压力范围之内,维持一个亚稳定状态,可以理解成为一个临界状态。而在-153℃以上进入一个无定形低密度状态。 正因为它的可承受温度差距很大,也成为了冰系家族中是最稳定的。
七号冰所需要的结冰的临界点是在4.8℃,同时需要的压强要超过地球的10000倍大气高压, 也就是30亿帕的压强。光说数字,大家肯定是没有概念,不过目前地球人类可探知的最大压强,就是马里亚纳海沟,这里是人类探知深度的极限,它的压强也才1亿帕,也就是说,人类要继续探测30倍的深度才可以
这也是为什么七号冰会在地幔过渡带被困在钻石中的原因了。 因为只有那里的压强才能堪堪满足七号冰的形成。
当然,除了地幔中发现的钻石存在七号冰,人类也能依靠高科技,制造出来七号冰。
在2017年, 加利福尼亚州斯坦福大学与新墨西哥州洛斯阿拉莫国家实验室共同联手,利用激光冲压的强大压力,成功的将七号冰制造了出来。
在实验的过程中,科学家们用X射线激光向一小瓶水发射,然后通过激光高速拍摄设备,进行全程观察。实验结果是成功的, 水在激光的高速压缩之下,仅用6纳秒的时间,就直接转化成为了七号冰。
在拍摄观察中,水首先是形成针状的固体,然后扩展,最后才形成了七号冰。
脉冲激光实验
此外,科学家们推测, 在宇宙中,存在着大量的七号冰,例如像欧罗巴、土卫二这种冰卫星的内部。
但肯定不会大量地被发现在地球上,因为前面说过在整个地球中,满足它的形成的压力条件就是在地幔,然而地幔的温度是非常高的,钻石中存在冰七的这种情况,那是微乎其微的小,不能用它来推论冰七可以大面积形成于地幔之中。
但是,如果真的发现了大面积的冰七,一旦低温能量释放出来,是不是真的会将地球上的海洋全部都冻结呢?
首先这是个假设,菌菌认为, 这种感觉,其实可以用原子弹的反应来想象,我们知道原子弹的爆炸,是利用重原子核裂变的过程中,释放巨大的能量,而形成的爆炸。
而当冰七投入海洋以后,它的温度和压强需要与周围的海洋同化,因此就会释放大量的低温能量,因此它的扩散速度也迅比原子弹爆炸。
当然,冰七会冻结地球,也是科学家的一个构想,有人说这永远都不可能办到。但是在科学的领域中,永远都有无限大的可能性。古人曾望月寄愁思,如今人类可以登月回首望地球;那么古人言:玄冰冻结天地,未必就真的不会发生。
当然,相信那个时候,人类的科技文明,可以化低温能量为己用。