导读
水是我们生活中不可或缺的物质,但你知道?除了固态、液态、气态,其实还有更多神奇的状态存在!比如海洋中的超压缩冰和实验室中的超离子水,这些极端状态的水让科学家们大开眼界,你想知道更多?快来看看!
对于地球上的我们来说,水是再熟悉不过的物质了,不管是日常生活中的饮用水,还是各种类型的水产品,都离不开水这个元素,而且即便是在生活以外的领域,水的应用也同样是举足轻重,在工业生产、农业灌溉、能源利用等方方面面都有很多的身影。
虽然我们离开水活不下去,但是对于水本身来说,我们似乎还没有发现它的很多秘密,比如在探索地外生命方面,科学家们一直把研究重心放在了寻找存在液态水的地方,因为从地球的生命诞生过程来看,水起到了至关重要的媒介作用,因此我们才把地球称为宇宙中唯一一个存在生命的星球。
但是随着人类对于水的认识不断深入,我们发现即便是在地球上,水的状态也远不止固态、液态、气态这三种,比如海洋学家提出的亚稳态海洋超压缩冰,就是一种在海洋极端压强环境下形成的固体物质,它的稠密度比一般的冰还要大出许多,而且在离开海洋这种极端环境之后,它会慢慢恢复到原来的状态。
此外还有在实验室中人为制造出来的超离子水,也是一种让科学家眼前一亮的物质,因为它既不是固体也不是液体,而是一种全新的物质状态。从外观上看,超离子水类似于玻璃那种透明的物质,但是硬度却是极大的软硬皆斩,这样的材料即便放在手中,也不知道该像放在手心里还是指尖上一样。
目前关于超离子水最多的研究是俄罗斯科学家进行的那组实验,他们先是在实验箱中创造出200万个大气压强和5000℃的高温,往里面加入了一些普通的自来水,结果大家都看呆了,这些水竟然变成了硬硬的固体。俄罗斯科学家把这种新型固体命名为超离子水,而且他们猜测这种状态的水应该存在于天王星和海王星这种类似于地球大小的大型行星内部。
有些科学家认为,超离子水可能就是天王星和海王星等大行星异常磁场的形成原因,在这两颗行星上产生超离子水有可能性,因为那里的温度和压强都是十分可怕的数据。从实验室到现实世界中,超离子水虽然被人造出来了,但是我们并不能在其中发现适合生命存活的条件。
有人说探索极端环境中的水,并不能对我们寻找新大陆有太大帮助,因为那里离我们生活的圈层实在是太远了。确实像超离子水这种状态,在现实生活中根本无法偶然碰到,但是正是通过这些极端实验,在深海和外太空中得出的结论,我们可以从中归纳总结出很多规律和原理。比如去年英国科学家发表了一组研究论文,在中他们表示自己已经从宇宙中找到了一种新型的水。
这可能会让很多人感到奇怪,在地球之外怎么可能存在水呢?其实科学家所说的宇宙之水并非指的是整体性的大量液态水,而是分散在宇宙空间中的各种各样的微团聚物。这些微团聚物看起来像固体、又像气体、更像液体,其实就是由许许多多微小粒子聚集在一起形成的微团团。
它们之间可以自由转换空间位置,在一些极端条件下甚至还会发生物质转变。此外除了高温和高压能够改变水原本应有的状态之外,在一些实验中我们也发现,随着温度不断降低,在某一个临界点之下,水竟然可以自由切换自己的状态。
比如从液体直接变成气体,在物理学里这被称为第二临界点。目前人类对于第二临界点附近所形成的气泡状态仍然知之甚少,更别提对其应用进行研究了。而随着对水压力作用研究越来越深入,在一些实验中我们还发现了令人震惊的结论。
原本按照常理推断,在如此巨大的压力之下,即便是固体也会被压缩成薄薄一张纸,更不用说柔软硬度之间摇摆的超离子水了。但事实上当我们给予这些被压缩到极点的固体以新生命之时——也就是减小外界压强时——竟然发现这些固体反而会变得柔软起来,在不到1秒钟的时间里竟然就膨胀回原来的模样。
结语
水是如此神奇,不仅存在于我们的日常生活中,还隐藏着许多未知的秘密。从海洋中的超压缩冰到实验室中的超离子水,每一种极端状态的水都让人大开眼界。科学家们的探索精神让我们对水的认识不断深入,也让我们对宇宙中的水产生了更多的好奇。
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