新发现的无定形冰可能改变人们对水的认识

新发现的无定形冰可能改变人们对水的认识

科学家们最近发现了一种新的无定形冰——中密度无定形冰（MDA），这一发现可能改变人们对水的认识。这种新冰的分子处于无序状态，与普通晶体冰的整齐有序结构不同。虽然无定形冰在地球上较为罕见，但在太空中却是主要的冰类型，因为寒冷的太空环境缺乏形成晶体所需的热能。

研究团队采用了一种称为球磨的过程，在零下200摄氏度的低温环境下，将普通冰与钢球一同剧烈摇晃。这一过程最终产生了一种与液态水具有相同密度的新型无定形冰，其状态类似于固体形式的水。研究人员认为，这种新冰可能存在于太阳系外的冰卫星内部，因为来自木星和土星等气态巨行星的潮汐力可能会对普通冰产生类似于球磨机产生的剪切力。

当MDA被加热并重新结晶时，它会释放出大量的热量，这可能在木星的木卫三等卫星上引发构造运动和“冰震”。这一发现对理解液态水及其许多异常现象具有深远影响。水的异常性质，如在4摄氏度时密度最大、结冰时密度变小等，长期以来一直困扰着科学家。新发现的冰可能是液态水的真正玻璃态，即它是液态水的固体形态的精确复制品，就像窗户上的玻璃是液态二氧化硅的固体形态一样。

这一研究发表在《科学》杂志上，由伦敦大学学院化学系的Christoph Salzmann教授领导。研究团队通过X射线衍射、拉曼光谱等多种技术手段，详细分析了MDA的结构和性质。这一发现不仅填补了已知无定形冰之间密度差距的空白，还可能对现有的水模型提出新的挑战。

普通晶体冰(左)和丙二醛(右)在原子尺度。来源:Michael Davies

这一发现不仅对基础科学研究具有重要意义，还可能为未来在太空探索中寻找生命提供新的线索。正如Salzmann教授所说：“水是所有生命的基础。我们的生存依赖于它，我们发射太空任务寻找它，但从科学的角度来看，人们对它知之甚少。”这一新发现无疑为我们理解水的性质开辟了新的视角。