研究人員發(fā)現(xiàn)了兩種在低溫下由水和食鹽制成的新晶體，溫度低于約零下50攝氏度。鹽冰已知的存于上海黃埔高級(jí)外圍上門資源vx《134-8006-5952》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)結(jié)構(gòu)(左)有一個(gè)鹽分子(黃色和綠色的球)到兩個(gè)水分子(紅色和粉紅色的球)。x射線成像讓研究人員能夠確定新結(jié)構(gòu)中單個(gè)原子的地外位置。中心結(jié)構(gòu)中每17個(gè)水分子中有兩個(gè)氯化鈉分子，衛(wèi)星即使壓力下降到接近真空，表面也能保持穩(wěn)定，新發(fā)現(xiàn)的形式就像月球表面存在的鹽冰那樣。右邊的存于結(jié)構(gòu)是每13個(gè)水分子中有一個(gè)氯化鈉分子，只有在高壓下才穩(wěn)定。地外Credit: Baptiste Journaux/University of Washington
（神秘的衛(wèi)星地球uux.cn）據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)（by University of Washington）：木星的衛(wèi)星之一木衛(wèi)二表面縱橫交錯(cuò)的紅色條紋非常引人注目。科學(xué)家懷疑它是表面水和鹽的冷凍混合物，但它的新發(fā)現(xiàn)的形式上海黃埔高級(jí)外圍上門資源vx《134-8006-5952》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)化學(xué)特征是神秘的，因?yàn)樗c地球上任何已知的鹽冰物質(zhì)都不匹配。
華盛頓大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的存于一個(gè)團(tuán)隊(duì)可能已經(jīng)解決了這個(gè)難題，他們發(fā)現(xiàn)了一種新型固體晶體，這種晶體是水和食鹽在寒冷和高壓條件下結(jié)合形成的。研究人員認(rèn)為，地球上一個(gè)實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)造的新物質(zhì)可能在這些世界深海的表面和底部形成。
這項(xiàng)研究發(fā)表在2月20日的《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上，宣布了地球上最常見(jiàn)的兩種物質(zhì)的新組合:水和氯化鈉，或食鹽。
“如今，在科學(xué)領(lǐng)域有重大發(fā)現(xiàn)已經(jīng)很少見(jiàn)了，”首席作者、UW地球和空間科學(xué)代理助理教授Baptiste Journaux說(shuō)。“鹽和水在地球上是眾所周知的。但除此之外，我們一無(wú)所知。現(xiàn)在我們有了這些行星物體，它們可能有我們非常熟悉的化合物，但是在非常奇特的條件下。我們必須重做所有的基礎(chǔ)礦物學(xué)科學(xué)，就像人們?cè)?9世紀(jì)所做的那樣，但是是在高壓和低溫下。這是一個(gè)激動(dòng)人心的時(shí)刻。”
在寒冷的溫度下，水和鹽結(jié)合形成堅(jiān)硬的鹽冰晶格，稱為水合物，通過(guò)氫鍵固定。已知的氯化鈉水合物是一種簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，每?jī)蓚€(gè)水分子對(duì)應(yīng)一個(gè)鹽分子。
新發(fā)現(xiàn)的水合物中，每17個(gè)水分子中就有兩個(gè)氯化鈉分子。這種晶體在高壓下形成，但在低溫低壓條件下保持穩(wěn)定。Credit: Journaux et al./PNAS
但是，在中等壓力和低溫下發(fā)現(xiàn)的這兩種新水合物有著顯著的不同。一種是每17個(gè)水分子有兩個(gè)氯化鈉；另一種是每13個(gè)水分子對(duì)應(yīng)一個(gè)氯化鈉。這可以解釋為什么木星衛(wèi)星表面的信號(hào)比預(yù)期的更“水”。
“它具有行星科學(xué)家一直在等待的結(jié)構(gòu)，”Journaux說(shuō)。
Journaux說(shuō)，新類型咸冰的發(fā)現(xiàn)不僅對(duì)行星科學(xué)具有重要意義，而且對(duì)物理化學(xué)甚至能源研究也具有重要意義，能源研究使用水合物儲(chǔ)存能量。
這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)包括將一點(diǎn)點(diǎn)鹽水壓縮在大約一粒沙子大小的兩個(gè)鉆石之間，將液體擠壓到標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的25000倍。透明的鉆石讓研究小組可以通過(guò)顯微鏡觀察這一過(guò)程。
“我們?cè)噲D測(cè)量添加鹽會(huì)如何改變我們可以得到的冰的數(shù)量，因?yàn)辂}充當(dāng)防凍劑，”Baptiste說(shuō)。“令人驚訝的是，當(dāng)我們施加壓力時(shí)，我們看到的是這些我們沒(méi)有預(yù)料到的晶體開(kāi)始生長(zhǎng)。這是一個(gè)非常偶然的發(fā)現(xiàn)。”
這張衛(wèi)星圖像顯示了木衛(wèi)二表面的紅色條紋，木衛(wèi)二是木星四顆大衛(wèi)星中最小的一顆。新類型咸冰的發(fā)現(xiàn)可以解釋這些條紋中的物質(zhì)，并為木衛(wèi)二被冰覆蓋的海洋的組成提供線索。Credit: NASA/JPL/Galileo
在實(shí)驗(yàn)室中創(chuàng)造的這種寒冷、高壓的條件在木星的衛(wèi)星上很常見(jiàn)，科學(xué)家們認(rèn)為，5到10公里的冰將覆蓋數(shù)百公里厚的海洋，底部可能有更致密的冰。
“壓力只是讓分子靠得更近，所以它們的相互作用發(fā)生了變化——這是我們發(fā)現(xiàn)的晶體結(jié)構(gòu)多樣性的主要引擎，”Journaux說(shuō)。
一旦新發(fā)現(xiàn)的水合物形成，即使在壓力釋放后，兩種結(jié)構(gòu)中的一種仍保持穩(wěn)定。
“我們確定它在高達(dá)零下50攝氏度的標(biāo)準(zhǔn)壓力下保持穩(wěn)定。因此，如果你有一個(gè)非常咸的湖泊，例如在南極洲，可能暴露在這些溫度下，這種新發(fā)現(xiàn)的水合物可能存在于那里，”Journaux說(shuō)。
該團(tuán)隊(duì)希望制作或收集更大的樣本，以進(jìn)行更徹底的分析，并驗(yàn)證冰衛(wèi)星的信號(hào)是否與新發(fā)現(xiàn)的水合物的信號(hào)相匹配。
這張衛(wèi)星圖片顯示了木衛(wèi)三表面的白色條紋，木衛(wèi)三是木星最大的衛(wèi)星。新類型咸冰的發(fā)現(xiàn)可以解釋這些條紋中的物質(zhì)，并為木衛(wèi)三被冰覆蓋的海洋的組成提供線索。Credit: NASA/JPL/JUNO
兩個(gè)即將到來(lái)的任務(wù)將探索木星的冰衛(wèi)星:歐洲航天局的木星冰衛(wèi)星探測(cè)器任務(wù)，于4月發(fā)射，美國(guó)宇航局的歐羅巴快船任務(wù)，于2024年10月發(fā)射。美國(guó)宇航局的蜻蜓任務(wù)將于2026年發(fā)射到土星的衛(wèi)星泰坦。了解這些任務(wù)將會(huì)遇到什么化學(xué)物質(zhì)將有助于更好地確定他們尋找生命信號(hào)的目標(biāo)。
“除了地球，這些是唯一一個(gè)液態(tài)水在地質(zhì)時(shí)間尺度上穩(wěn)定的行星體，這對(duì)生命的出現(xiàn)和發(fā)展至關(guān)重要，”Journaux說(shuō)。“在我看來(lái)，它們是我們太陽(yáng)系中發(fā)現(xiàn)外星生命的最佳地點(diǎn)，因此我們需要研究它們奇特的海洋和內(nèi)部，以更好地了解它們是如何形成、進(jìn)化并能在太陽(yáng)系寒冷地區(qū)保留液態(tài)水的，距離太陽(yáng)如此之遠(yuǎn)。”
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