科学家首次在地底钻石上发现了天然冰七

科学家们在地壳深处生成的钻石里发现了天然水冰，这一发现刊登在周四（8日）的科学期刊《Science》上，代表人类首次在地球上探测到了天然的“冰七”（Ice-VII）。

内华达大学的地球学教授萧纳尔（Oliver Tschauner）领导的研究小队意外地发现了冰七的存在。

冰七是水冰（Water ice）的一种，其密度是普通冰（称为冰一）的1.5倍，其晶体结构完全不同。冰一的氧原子排列呈六角形，而冰七中的氧原子排列是立方形。

萧纳尔解释说，通常给固态物质加上极大压力后，其原子的间距就会缩短，之间的化学键会向彼此倾斜，这叫可压缩性。但是水冰却很不寻常，其可压缩性非常低。当给水冰加上很大的压力时，其原子不会相互靠近，相反，它们会重组成不同的晶体结构。

比如，向冰一加足够的压力，它就会转成菱形结构的冰二，再增加压力就变成冰三直至冰七。而冰七与其它形式的水冰不同，即使压力增加，其结构依然会保持稳定。

科学家们相信太阳系中可能有大量的冰七，或许就在木卫二和土卫二上，或者存在于土卫六的海洋底下。但人们从不认为地球上有天然存在的冰七。因此，这次的发现意义非凡。

不过，萧纳尔说，他和他的团队研究钻石本来不是要去找冰七的，而是去找非常态的二氧化碳的。但当他们用高密度的X射线扫描钻石时，他们却意外发现了天然冰七。这让整个团队异常兴奋。

水冰的概念最早是著名物理学家布里奇曼教授（Percy Bridgman）在1930年代提出的一种假设。他认为，在极其高温和高压的条件下，水分子中的氢原子和氧原子的连接方式会发生变化，其中氧原子会形成晶体状态，而氢原子则呈现液体状，即所谓的水冰。而这种半晶体半液体的结构使得水冰可以像金属一样成为导电体。

而他的设想被劳伦斯利弗莫尔国家实验室科学家们证实了。

科学家们用金刚石衬垫为液态水施加了2.5万倍的大气压，结果形成了冰七，然后又以高达摄氏数千度的雷射光线照射冰七，借此让冰块受压提升到大气压力的 190万倍、温度高达5，000摄氏度的极端状态，从而得到了可以导电的“超离子水冰”。

科学家认为，超离子水冰的发现能促进新材料的开发。