一块“七号冰”,真的能冻结地球上全部的海洋吗?它到底是什么物质?

2023-05-31 00:00:01 1550阅读 0评论
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提到冰这种物质,我们每个人都十分熟悉。尤其是对于我国东北一带的居民而言,每到冬天的时候,只要拿上一瓶水前往室外,过不了几秒钟的时间,整瓶水就会逐渐结冰。

可很少有人知道,其实就冰这种看起来十分普通的物质,其实内部也有许许多多的分类。在现如今的科学界中,科学家们就将冰划分出了19种形态,其中最出名的便是冰的第七种形态,也就是七号冰。不仅如此,甚至还有传言称“一块七号冰就能让地球上的海洋全部冻结”,事实真的如此吗?所谓的七号冰又究竟是什么物质呢?

一块“七号冰”,真的能冻结地球上全部的海洋吗?它到底是什么物质?

我们在日常生活中见到的所有冰块,都只不过是十九种冰形态中最常见的一种,也就是“一号冰”,由于其内部的结构,人们也称其为六角冰,其获取的方式也是最容易的。那既然如此,那么冰块形态分类的说法又是从何而来的呢?其他十八种冰块的形态是否跟一号冰相同?

都叫冰,却有十八种形态,很多人可能会问,既然外表相同,晶体结构不同,如何证明冰的形态是不同的呢?其实这个问题的答案很简单,那就是不同形态的冰,成型所需要的条件也各不相同。尤其是在压强这一点上,在低压低温下形成的冰块就与在高压低温下的冰块完全不同。

而我们前文所提的“七号冰”的形成,就不可能是在我们正常生活中所随便看到的。科学家们曾对七号冰下过定义,这种冰属于立方形晶体形态。和正常的冰块一样,同样是由两个氢分子和一个氧原子组成,化学方程式也可以写作H₂O。

一般提到类似七号冰这种比较少见的物质,人们就会想象七号冰的结构会不会比较复杂。可事实上,七号冰是所有冰形态中唯一一种能够通过简单冷却的无序冰形态。换句话说就是,这种形态的冰,自身的晶体结构组成是非常简单的。

这一点在和其他形态的冰进行对比时就很容易体现出来,世界上绝大多数形态的冰都会在晶体结构上会以不同的方式进行排列,可这些排列方式的成型要求却很高。对于某些特殊形态的冰而言,甚至需要人类实验仪器的帮助才会出现。

不过值得一提的是,七号冰的形成条件绝对超乎人们的想象。在其中一方面要求极低,甚至比普通冰块的形成还要简单;可在另外一个方面,以地球现如今的自然环境来说,根本达不到这个要求,而这两个方面便是温度和压强。

在温度方面,七号冰仅仅只需要4.9摄氏度就可以凝固,和我们对于普通冰块的认知完全不同。在压强方面,七号冰的出现至少需要高达30亿帕的压强。很多人可能对30亿帕没有太大的概念,用自然界中的压强进行对比就能理解。

一块“七号冰”,真的能冻结地球上全部的海洋吗?它到底是什么物质?

以现如今地球最深的马利亚纳海沟为例,这里的压强就大约在1.0718亿帕左右,和30亿帕相比,两者之间的差距实在过大。那么地球上就没有能够达到30亿帕的地方吗?答案也并非如此,在地幔深处,压强就能够达到这个数值,只不过在这个区域,地核产生的高温根本不可能让七号冰存在。由此可见,七号冰的物理性质虽然简单,但实际形成的要求却太过困难。也或许只有在某些特殊的地外天体中,人类才有可能会发现大量七号冰的存在。

那既然七号冰要形成的条件这么苛刻,在地球上几乎形成不了,科学家为什么还会把它定义出来呢?其实还真发生了在地球上发现七号冰的存在。早在2018年的时候,一个美国的研究团队就曾在地表400多公里以下的一块钻石中发现了七号冰的存在。研究团队在挖取这些钻石的时候,意外发现在钻石内部竟然还有另外一种晶体的存在,这种晶体与钻石无关,却更加偏向于冰,而这种“冰”就是让人不可思议的“七号冰”。

科学家们发现,隐藏在钻石中的这种无色晶体,偏向于冰却也区别于常见的冰。特别是通过高能激光脉冲实验以后发现,这种晶体想要维持稳定的结构,温度必须保证在4.9摄氏度左右。

不仅如此,在强大的冲击压强下,七号冰还可以瞬间分解成100多个分子群,并且以每小时1600公里的速度向周围蔓延,形成类似雪花状的脆弱晶体,而这也是一小块七号冰就能够冻结地球所有海洋的谣传的由来。只不过之前的研究学者们没有想过,七号冰虽然可以大范围地分解,但并不能对其他事物构成影响。

实验观测到此,如果继续强行破开钻石,近距离的观测七号冰,最终的结果只有可能是七号冰会在极短时间内迅速融化,最终消失不见。

那么七号冰是如何进入钻石内部的呢?其实这完全是一个偶然的情况。在地球演变的进程中,碳分子在地底环境中逐渐融合形成钻石的时候,一部分氧原子以及氢原子也随着碳分子的空隙成了钻石的组成部分之一。

在这以后,由于地壳板块的不断运动,这些钻石逐渐下沉到能够到达30亿帕拉强的地底深处。当温度以及压强都达到了七号冰的形成要求时,七号冰也就从原本的分子结构变成了晶体结构。更重要的是,由于碳分子形成的钻石已经凝固成形,且自身本就具有极大的稳定性,能够保证七号冰始终处于一个安全稳定的环境之中,所以科学家们才有幸观察到七号冰的存在。

一块“七号冰”,真的能冻结地球上全部的海洋吗?它到底是什么物质?

至于七号冰可以冻结海洋的这种说法,也不能算是凭空胡扯,因为七号冰的特性确实比较符合这种设想。根据科学家的研究来看,如果7号冰在自然条件下形成了,并且当时的气压和温度都满足其继续结冰的需求,那么这家伙就会从那一个“点”疯狂地向外扩散。在短短的一小时之内,甚至能让附近1600公里的地方都完成结冰。但是问题是我们的自然界中,不可能存在30亿帕的压强,那就算是七号冰被放入了海洋,那基本也就是瞬间灰飞烟灭,成为了海洋中的一小滴海水。

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