水的超离子状态可以解释冰巨人的奇怪之处

美国研究人员获得了新的实验证据，证明在高温和极压下，水可以形成具有固体和液体特征的超离子状态。澳门万博公司这一结果支持了30年前的一个预测，可以帮助解释冰质巨行星的内部动力学和磁场，也可能对理解一些系外行星很重要。

自1988年以来，越来越复杂的计算模型已经表明，在高压下加热的冰，但没有达到其熔点(在200GPa下接近5000°C)，会进入离子导电超离子状态。在这种状态下，离域氢离子流过有序的氧晶格。实验物理学家解释说:“没有人能够真正确定这是一个真实的预测，还是只是模拟的人工产物。马吕斯Millot．

米洛解释说，问题在于，压缩一种物质，直到质子被释放出来，会产生“本质上完美的酸，它会腐蚀你的容器”，使得产生的物质几乎不可能被分析。冲击波压缩解决了这个问题，但突然的压缩使材料加热到超过冰的熔点，产生导电流体。此前，哈佛大学的研究人员威廉·内尔尼斯已经达到了使用多次冲击预测水是超离子的压力-温度制度，建立了导电性超过四倍的压力从70到180GPa。然而，尚不清楚这种导电性是由于离域的质子还是自由电子。

在新的研究中，劳伦斯·利弗莫尔团队使用了他们以前开发的技术，在施加单独的冲击以进一步增加所谓的超离子体系的压力之前，使用金刚石砧单元将冰压缩成高密度相。同时，他们用激光测量了冰的光学反射率，这使他们能够计算出它的导电性。他们发现电子导电性在低于240GPa的压力下保持在较低水平——这意味着导电性的增加一定是由于超导电性。他们还测量了其他几个属性来证实他们的发现。

这一结果可以为了解海王星和天王星上复杂而神秘的磁场提供重要的见解旅行者2号探测器被发现与地球和其他行星上的简单偶极场有很大不同。米洛解释说:“一种假设是，发电机内部基本上是绝缘的，磁场是在发电机中产生的，而发电机只在导电流体的外壳中活动。”“利用内部可能是超离子的特性来精确模拟海王星和天王星的磁场将是很有趣的。”“这项工作也可能对太阳系以外的行星产生影响，因为目前发现的许多系外行星都与天王星和海王星相似。”

内利斯说，研究人员报告了“在感兴趣的热力学领域广泛、精心选择的实验和计算”的结果，但他并不完全相信他们的结论。他说，实验测量和计算预测的不确定性仍然是“证明超离子水存在的主要问题”。理论物理学家罗纳德·Redmer同意，虽然这项工作是“超离子相存在的强有力的实验证据，但还没有获得直接的证据”。他说，最终的证明将是在x射线自由电子激光设备中执行压缩程序，以监测样品的x射线衍射。“我可以想象，例如，在斯坦福大学(Linac相干光源)或新的欧洲XFEL汉堡他说:“这是去年才开始运行的，这样的基准试验是可以进行的。”