在玄幻小说中,我们经常能够看到一种神奇的能力:冰封。当用到这种能力时,主角无往不利,遇到对手了,直接将其冻成一块冰块,任自己施为。

而对于现实生活而言,冰是一种既可怕,但是又不可或缺的东西。夏日里的一块冰,可以帮助我们消除一整天的疲惫。但如果过于寒冷,我们人类又在冰封环境下艰难求生。到了现在,我们对冰这种东西,已经相当了解了,制冰也是随随便便的事情。

但我们这种对冰的认知其实相当之浅薄,如果告诉你,这个世界上存在一种冰,可以让你还没碰到它的时候,就大汗淋漓,甚至中暑晕过去,你觉得这是真的吗?

小小一块冰,似乎充满了各种奥秘。现在,让我们来详细了解一下“冰”——这个我们在日常生活中常见的东西,看看普通背后所蕴含的神秘。

水无常形

水无常形

只要不是九漏鱼,其实对水都应该有一个基本的认识。水嘛,一共就是三个形态——液态、气态、固态。这个道理,千年以前的人就懂得。将液态的水加热,水就会蒸发变成气态。而将液态水的温度降低到冰点以下,水就会转化为冰。

不过,这种转化的原理,其实也就是在这几百年间,我们人类才真正了解了一点。水的主体就是水分子。所谓的加热,其实就是让水分子增加动能。而动能多了,水分子自然就会形成蒸汽逃逸。

同理,制冰的原理,就是通过吸收水的热能,降低水分子的动能,从而迫使其维持一个稳定的结构。

而分子结构角度去细看常见的冰,我们可以发现,常见的固态冰中,氧原子之间通过氢键和分子间作用力联系在一起。在这些氧原子之间,存在广阔的空间,分子在其中自由运动。相比于常见的液态水,冰的内部空间更加疏散。

因此,在一般的认知中,咱们会发现,冰的密度其实是要比水更小的。小小的六方体结构,即是常见冰的奥秘所在。

当然,看到这里,会有很多人产生一个想法,如果咱们将常见冰的结构进行改变,那么会不会见到新的冰呢?

恭喜你,想对了。从微观的层面上,通过各种外部作用,从而改变物质的空间结构,确实能够产生新的物质。比如说方解石和文石,这是两种不同的矿石,其原料都是碳酸钙,但是通过外部作用,改变他们的晶体结构,所得到的物质具有不同的物理性质。

这里,咱们要多扯一下晶体结构的问题了。

看待一个晶体,咱们不可能停留在简单的二维层面上去分析,必须要进入三维视角去审视一个晶体。既然是晶体,其内部的结构必然是呈现周期性的,具有一定的规律在。具有稳定的规律,才能够被称为晶体,否则就是非晶体。

这里可以打一个比方。相比于非晶体,晶体更像是一个组织严密,编制稳定的军队,里面各个连队的人数、行列的编排都是遵循了同样的规律。而非晶体则像是一支支游击队,最关键的地方是相同的,但是各个游击队的编制并不相同。

其实,这个比方还不能说是完全精确。在实际定义晶体的时候,科学家必须要仔细观察此物质的内部是否存在点阵式,同时是否完全符合周期性。只有同时满足以上两点,这个物质才能被定义为晶体。

因此,通过这种更加微观的认识,咱们就可以得到一个猜想:如果能够改变晶体内部各原子之间的连接模式,咱们应该就可以得到新的晶体了。

而在实际操作中,科学家们也是这么做的。水嘛,随处可得,只要咱们多做一些实验,说不定要不了几年,咱们就可以得到冰的全部形态了。

结果,当真正上手之后,人们才发现,冰的世界着实复杂过头了。远看冰,只以为这是一栋一眼望尽的小房子。但是打开这栋小房子的门,我们才发现,原来这房子表现在外的只是一个尖,人家是玩地道的,而且这地道修的又窄又深,难以探索。

千变万化的冰

千变万化的冰

截止到目前为止,人类在实验室玩出了花,总算是得到了19种冰。按照特定的命名方法,科学家分别将这些冰的后面加上数字,以此做出区别。

而冰-7,就是这些冰中性质最让人觉得不可思议的一种。从结构上来说,冰-7是一种立方冰。而跟它的兄弟不一样,冰-7的结构将更加复杂。甚至可以说,冰-7并不是一种晶体

其根本原因,在于冰-7内部的原子排序是没有任何规律的

不过呢,在实验室里面制造冰-7并不是一件困难的事情。就难度而言,只要制造出6号冰,就可以通过增加压力的方法去制造冰-7。而且,因为内部的结构,冰-7的稳定性更高,只要不遇到熔点,就可以稳定存在。

因此,在科学家看来,宇宙中很可能会有星球拥有大量的冰-7。不过,假如我们地球人想要看到天然的冰-7,那可能难度会比较高。

前文也说过,只要压力够高,实验室里面就能够制造出冰-7。地球是不缺水的,地表除了水就是水,没别的。按理来说,在陆地上看不到冰-7的存在,那么咱们至少能够在海洋深处看到冰-7吧?

问题恰恰就出在这里。目前,人类已知海洋深度差不多在万米级别。对于人类而言,如果没有机械辅助,哪怕是海王下去了,估计也是个粉碎性骨折出来。咱们人类的身体结构压根就不可能在这种高压环境下活下去。

但是,对于冰-7而言,这种压强挠痒都不够。根据科学家的预测,海底压强差不多在1100个大气压强。换算成咱们熟悉的单位,也不过是几千万帕的样子。而想要生成冰-7,你不把压强提升到30亿帕,那就只能去梦里面看冰-7了。

不过,这种神奇的结构,肯定会赋予冰-7一些神奇的能力。除了稳定度高这个特点之外,冰-7还有一项比较惊人的技能,就是能够快速结晶。假如说将一块冰-7放到海洋之中,在外部环境适宜的情况下,冰-7能够让整片海洋结冰。

前文也说过,如果是冰想要转化成水,动能需求那是大大的。像是冰-7这样稳定的结构,所需要的动能也是相当惊人的。除此之外,冰-7在特定环境下,能够瞬间分裂成上百个小分子群,同时作用于液体水,并将液体水进行结晶。

因此,在科学家的设想中,假如将冰-7投入海洋之中,冰-7能够以千米每小时的速度进行结晶。

不过呢,在地球上,咱们是肯定看不到这个盛景了。除非有哪个疯子科学家,某天突然想要体验下冰河世纪的生活,在实验室捣鼓出来上百吨冰-7,并且将其一股脑投到海洋里面。没有这种科学家,咱们也就不要想着看冰-7发挥威力了。

但是自然常常会带给我们惊喜。前文说了,在自然条件下,人类甭想在地球看到天然形成的冰-7,但是在某些特定环境下,冰-7却能够在地球上自然生成

2018年的时候,一个美国团队按照惯例对一批钻石进行检测。这批钻石来自地表400公里左右,如果仔细检查,说不定能够发现些什么新奇的东西。

结果,就是这么一检查,人们发现,发现了好东西了——一块被包裹在钻石里面的冰-7.一开始,研究团队也不清楚这是个什么玩意儿,只知道这个东西无色透明,跟普通的矿物不太远一样。直到动用了专门设备,人们才知道这个是冰-7。

这会儿肯定又有人会提出疑问了:前面不是说,地球的自然环境下,不可能出现自然生成的冰-7吗?为啥这会又发现了天然的冰-7呢?这不是相悖了吗?

别急,这种冰-7的生成其实也是有特殊原因的。海洋之所以无法形成天然冰-7,但是不代表地幔不行啊。地幔的那个环境,要多高的压强就有多高的压强,想要达到30亿帕,那就是轻轻松松一件事。

但是在地表之下,到处都是高温环境,动不动就是几百度、几千度上下,水分子完全没可能稳定下来。不过,在机缘巧合下,一些水另辟蹊径,咱们不留在你这个高温环境了,咱们进钻石里面去。

作为最坚硬的物质,钻石的强度是可想而知的,其内部的压强自然也是极高的。结果,时间一长,一些钻石到了距离地表比较近的地方,而这些水也留在了钻石内部,温度一冷下来,压强再一满足,这不就有了能够形成冰-7的环境了吗?

可以说,这些天然形成的冰-7是孤例中的孤例,没有那么多机缘巧合,就不可能形成冰-7。个例不能被视为规律,这是很基本的科学常识。

而在太阳系的其他行星中,我们或许能够看到大量的冰-7存在。

电影《星际穿越》之中,描述了一颗神奇的星球。这颗星球质量极大,且内部气温极低,到处都是水,到处都是冰层。如果是这样的星球,咱们很可能就可以发现大量的冰-7存在。

太阳系其他星球不敢多说,木卫-2上面很可能就有大量的冰-7存在。木卫-2的环境跟上述的那颗幻想星球差不多,其表面都存在大量的水,而且还有极深的海洋。这样的环境,很难不产生天然的冰-7。

当然了,还有一种可能,会让地球表面出现冰-7.假设有一天,一颗在宇宙漂流的小行星看着地球不顺眼,直接奔着地球冲过来,然后跟地球发生相撞。这种情况下,压强是绝对满足了。但是到了那时候,看冰-7的人估计也没了。

大致了解了一下神奇的冰-7之后,作为一个好奇心旺盛的人,我肯定就会提出问题了:除了冰-7之外,还有什么神奇的冰呢?下面,咱们就来说几个比较神奇的冰。

光怪陆离的世界

光怪陆离的世界

作为人类发射最远的太空探测器,旅行者号对于人类科学的作用是巨大的。而在这些传回来来的信息中,关于海王星的一条信息显得不同寻常:海王星上面不止两个磁极,很可能有多个磁极在发挥作用。

磁生电,电生磁,这是一条基本的规则,很难被打破。因此,在海王星的内部,肯定有一种物质,能够导电,但是运行规律相当复杂,且不具备周期性。在各种方法都用上后,科学家给了一个解释:都是冰的问题

这种冰的性质,就跟冰-7有巨大差别了。纯水不导电,一般的冰也不能够导电。这种能够导电的冰,倒是显得颇为神奇。不过呢,这也就是一个猜想。当时的设备设施,不足以让科学家制造出类似的物质。

一直到2019年,人们才有了解决问题的底气。在美国的一个实验室中,通过激光作用,科学家将一滩水成功变成了冰-18.经过科学家的测试,这种冰-18导电性那是相当良好,完全可以满足产生磁场的需求。

除此之外,冰-18还有一丝魔幻的色彩。既然多年以前,科学家就做出了相关的猜想,肯定会给这种冰起个名字嘛。而冰-18的非正式名字,就叫高温等离子冰。将冰和高温结合在一起,还带了个等离子,你就说,这个味儿冲不冲吧。

根据资料,冰-18的表面温度足有2千多摄氏度。这是一个什么概念呢?铁的熔点在1500度左右。假如把一块铁放在冰-18上面,我们就可以看到,这块黑色的冰慢慢将铁变成一滩铁水。如果把这块病丢在钢铁侠身上,咱们估计就能看到一只红焖大虾的诞生了。

而在科学家的预测中,很可能这种冰在宇宙中是最常见的。嘿,没想到吧,我们常见的冰,其实才是这个宇宙中的罕见冰。这一点,就不得不让我们再次感叹,咱们果然只是一群小瘦猴子。

总结

总结

在了解了这么多关于冰的知识之后,你是否会产生一种头晕目眩的感觉呢?再去看一看冰箱里面的冰块,又是否会产生一种迷离的感觉?似乎下一秒,这颗无害的冰块就会变成威胁生命的存在.

因此,咱们人类的幸运值当真属于拉满的那种,能够在地球这样的环境上诞生。地球或许不是温柔的,但是地球确实给了人类最好的生存环境。脱离了地球,又能够再哪里去寻找一个新的家园呢?

不过,咱们也不必就此产生沮丧的心情。想一想万年以前,咱们还以为火是上天的惩罚呢。再想想千年以前,咱们还以为天空是不可征服的。拿今天的眼光,去揣测未来的世界,这本就是一种不切实际的做法。

现在的人类,其实已经逐渐从一种自大的情绪脱离了出来。虽然还是有很多人以一种反智的态度去对待科学,但是说到根本,咱们对于未知世界的好奇心是难以消磨的,对于宇宙的畅想是无限的。

因此,现在的人应该怎么去渡过一生呢?故步自封肯定是不行的,时间长了,或许周围的人都能在家制造冰-7了,而自己还不知道什么叫冰-7.保持一颗学习的心,这才是最正确的态度。

或许,在今天,我们这群小瘦猴子中的大部分,仍然只能站在城市的钢筋水泥中,看着天上的行星,只能幻想着有朝一日能够进入太空。但是假以时日,我们又为何不能飞上九天,亲眼看看这个世界的真实呢?

对于科学家们的这种态度,我们确实应该报以尊重。正是因为这些人,我们才能够了解这个世界的一些规律。科学无止境,探索永不眠,保持好奇,拥抱未来,这或许是我们当下所应该秉持着的一种心态。