回顾：水在2000℃高温下可以结冰？水其实还有第20种形态冰十八

水是生命之源，万物之母，它的存在形式既可以是固态也可以是气态、液态，人们生活中常见的固态水——冰，就是水达到凝固点结成的。

冰溜

让人难以置信的是，水在2000℃的高温下竟然可以结冰，水其实还有第20种形态：冰十八。

冰十八与普通水

顾名思义，冰十八就是冰的第十八种形态，在人类所发现的形态当中，水的存在形式大体上可以分为五种。

前三种广泛分布在大自然界，固态就是能够保持水形态特征的存在，其表现形式主要是冰、雪、冰雹。

地球上的淡水资源绝对部分就是以固态的形式存在，它们分别在南北两极，形成巨大的冰川。

如今冰川占比量也越来越小了

对于太阳系当中的其他行星也是如此，比如火星上的水源同样是固态形式，有的深藏在地下，有的则是在维度高于60°的极地地区。

液态是水物质可以进行流动，变形，压缩的存在，包括人们们生活中的水源、雨等等。

自然界中的水在循环 不会变少

值得一提的是雾气算是液态水的形式，它虽然看上去像是气态，但是真正的气态属于气体，而雾气是水分凝结之后的小水珠。

这种小水珠体型太小，质量轻容易悬浮在空中，人类肉眼无法观测到小水滴的形状，当它们汇聚起来形成雾气的时候，就极容易被人类误认为是气态。

雾的形成原因多种多样

气态的定义与业态相似，都属于一种流体，只不过气态流体的活动范围更加宽广，它属于液态水达到气化温度的新形态，许多气态水都是不可见的，人类最常见的一种气态就是水蒸气。

在人类生活的环境当中，并没有完全纯粹的气态水，所有的气态水都是与空气当中的杂志混合之后形成的混合气态水。

后两种分别为玻璃态，等离子态。

水的不同形态

玻璃态的水是指温度处于零摄氏度以下，但水未结冰的存在形式，这种形式下的水，既不是固态也不是液态，更像一种呈现固态的粘稠液体。

等离子态则刚好相反，水的存在形式既是液态，也是固态，在强大的磁力以及压强的作用下，水当中的电子脱离了原子核的吸引，并分裂成两派。

一派是带负电的自由电子，另一派是带正电的离子，两者之间数量相等共存下，就形成了等离子态。

等离子活化水制作

五种形态形态当中，固态细分下来的形态就有物种，其他形态再进行细分，一共可以得到水的22种形态

而冰十八属于粒子态当中细分的一种，被称为是超离子水。

到21世纪之前，超离子水的存在只是在理论当中，并没有技术手段来证明超离子水真正存在。

科学家们猜测，只有在极端的环境当中才能够产生超离子水，比如在天王星和木星这样高压强的巨冰星以及大型气态行星当中。

天王星

超离子水究竟有多神奇呢？在人们生活当中，固态的水在温度超过零摄氏度的时候开始缓慢融化，并且随着温度越高融化的速度越快。

一块拳头大小的冰块，在100摄氏度的高温下，撑不过10分钟就会变成液态。

超离子水不同，它可以在2000摄氏度的高温下，依旧保持着自身固态的形状，也就是人们熟知的冰形态。

能够在2000摄氏度的高温保持固态，似乎已经完全颠覆了人类目前的认知，不过仔细探究其中的原理，可以发现合理性。

超离子水与冰晶

进入到21世纪，随着人类科技的进步，科学家们模拟了一个类似于行星内核的场所。

处于内核当中，温度超过2000℃，压强相当于正常大气压的10万倍，经过初步研究分析。

普通行星结构

处于这样极端环境当中的物质都会非常奇怪，就比如水，处于固态与液态相交的状态。

这时的水当中氧原子保持稳定状态不动，氢原子则是表现的比平常更加活跃，稳定的氧原子形成了紧密堆积的晶体格子，形成固态冰。

固定下来的氧原子扩散当中的质子，促使离子的导电率不断攀升，超离子水就变得极容易导电，甚至超过金属材质。

这种形态下的超离子水形成的固态，想要融化它，至少要超过形成它时所产生的温度。

为了进一步研究超离子水的特性，科学家们又做了一场精密的实验。

此前，由于技术条件的限制，人类研究超离子水是通过激光加热，使得水的温度迅速升温，简单就将超离子水的特性下了判断。

这一次，带着更加精密设备的科学家，决定自己制作一份超离子水。

考虑到制作的困难性，科学家采用了一颗只有1.5毫米宽的水滴进行试验。

水滴被两颗金刚石包夹在当中，两颗金刚石在专门的仪器下能够产生极高的压强，模拟了行星内部的压强环境。

在温度上，科学家还是采用了传统的激光加热，不同的是这一次加热的控制精准度控制在纳秒之内。

一切准备就绪之后，科学家将水滴放置在了特制的试验台上，六个高功率的激光同时对准水滴。

一旦实验开始，六个激光辐射出的能量能够瞬间达到2000摄氏度，科学家通过观察当中水分子的震动频率，就可以得知水状态的变化。

激光辐射出的1纳秒内，数据已经记录在其中了，果不其然，水滴当中的原子在高温当中，仅仅是3到5纳秒的时间，就已经重新组合排列，5纳秒之后，水的震动频率发生变化。

水分子的排列

正所谓科学的道路永无止境，虽然证明了超离子水确实是存在的，但实验人员Fried说：“通过观察，我们可以确定物质状态的边界。”

对于超离子水的观测仅仅是迈出了第一步，在未来还有更多的难题等着科学家们去探索。

宇宙中的冰巨星

上世纪90年代，天文学家们对气态行星重新做了一个界定，因为天文学家们发现在天王星内部的气体成分只有20％为氢气。

这与木星等纯正的气态行星不同，木星当中的氢气含量高达90％以上，而天王星的主要组成部分是冰。

所以天文学家将这类主要由冰组成的巨行星踢出了气态行星的行列，将它们成为冰巨星。

冰巨星内部结构

冰巨星的表层主要还是以氢气为主，表层之下是永冻的冰层，冰的主要组成成分为水、甲烷等物质。

后来天文学家又对冰巨星当中的氢气进行了研究，发现冰巨星的氢气缺乏金属氢，成为又一重要的区分条件。

科学家表示，目前所知当中冰巨星星球的内部很有可能充满了超离子水，比如天王星。

天王星充满了固态的水源，虽然表面温度低至零下200摄氏度，但是内核产生的高温足以让水变为超离子水。

随着时间的推移，行星内部的超离子水会发生对流的情况，最终整个内核都将充斥着超离子水。

人类无法抵达这些行星的内部，却可以通过研究相同的物质，揭开星河系气态行星的秘密。

浩瀚又神秘的宇宙

甚至可以揭露，在天王星当中，究竟为何存在如此强大的磁场。

天王星当中的磁场强度是地球的50倍，此前科学家推测，一方面很有可能与它庞大的体型有关。

另一方面，可能是由于电离对流熔融冰幔，厚重的冰层影响了天王星磁场的周转变化。

随着超离子水探索的深入，也许会改变人类对天王星等冰巨星现有的看法。