新發(fā)現(xiàn)的鹽冰形式可能存在于地外衛(wèi)星表面

2025-11-22 13:49:39 分類：知識 閱讀(95691)

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分鐘可到達結(jié)構(gòu)(左)有一個鹽分子(黃色和綠色的球)到兩個水分子(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)中單個原子的地外位置。中心結(jié)構(gòu)中每17個水分子中有兩個氯化鈉分子，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個水分子中有一個氯化鈉分子，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)美國物理學家組織網(wǎng)（by University of Washington）：木星的衛(wèi)星之一木衛(wèi)二表面縱橫交錯的紅色條紋非常引人注目。科學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分鐘可到達化學特征是神秘的，因為它與地球上任何已知的鹽冰物質(zhì)都不匹配。
華盛頓大學領(lǐng)導(dǎo)的存于一個團隊可能已經(jīng)解決了這個難題，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。研究人員認為，地球上一個實驗室創(chuàng)造的新物質(zhì)可能在這些世界深海的表面和底部形成。
這項研究發(fā)表在2月20日的《美國國家科學院院刊》上，宣布了地球上最常見的兩種物質(zhì)的新組合:水和氯化鈉，或食鹽。
“如今，在科學領(lǐng)域有重大發(fā)現(xiàn)已經(jīng)很少見了，”首席作者、UW地球和空間科學代理助理教授Baptiste Journaux說。“鹽和水在地球上是眾所周知的。但除此之外，我們一無所知。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)礦物學科學，就像人們在19世紀所做的那樣，但是是在高壓和低溫下。這是一個激動人心的時刻。”
在寒冷的溫度下，水和鹽結(jié)合形成堅硬的鹽冰晶格，稱為水合物，通過氫鍵固定。已知的氯化鈉水合物是一種簡單的結(jié)構(gòu)，每兩個水分子對應(yīng)一個鹽分子。

新發(fā)現(xiàn)的水合物中，每17個水分子中就有兩個氯化鈉分子。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個水分子有兩個氯化鈉；另一種是每13個水分子對應(yīng)一個氯化鈉。這可以解釋為什么木星衛(wèi)星表面的信號比預(yù)期的更“水”。
“它具有行星科學家一直在等待的結(jié)構(gòu)，”Journaux說。
Journaux說，新類型咸冰的發(fā)現(xiàn)不僅對行星科學具有重要意義，而且對物理化學甚至能源研究也具有重要意義，能源研究使用水合物儲存能量。
這項實驗包括將一點點鹽水壓縮在大約一粒沙子大小的兩個鉆石之間，將液體擠壓到標準大氣壓的25000倍。透明的鉆石讓研究小組可以通過顯微鏡觀察這一過程。
“我們試圖測量添加鹽會如何改變我們可以得到的冰的數(shù)量，因為鹽充當防凍劑，”Baptiste說。“令人驚訝的是，當我們施加壓力時，我們看到的是這些我們沒有預(yù)料到的晶體開始生長。這是一個非常偶然的發(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
在實驗室中創(chuàng)造的這種寒冷、高壓的條件在木星的衛(wèi)星上很常見，科學家們認為，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。
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。
“我們確定它在高達零下50攝氏度的標準壓力下保持穩(wěn)定。因此，如果你有一個非常咸的湖泊，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。
該團隊希望制作或收集更大的樣本，以進行更徹底的分析，并驗證冰衛(wèi)星的信號是否與新發(fā)現(xiàn)的水合物的信號相匹配。

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
兩個即將到來的任務(wù)將探索木星的冰衛(wèi)星:歐洲航天局的木星冰衛(wèi)星探測器任務(wù)，于4月發(fā)射，美國宇航局的歐羅巴快船任務(wù)，于2024年10月發(fā)射。美國宇航局的蜻蜓任務(wù)將于2026年發(fā)射到土星的衛(wèi)星泰坦。了解這些任務(wù)將會遇到什么化學物質(zhì)將有助于更好地確定他們尋找生命信號的目標。
“除了地球，這些是唯一一個液態(tài)水在地質(zhì)時間尺度上穩(wěn)定的行星體，這對生命的出現(xiàn)和發(fā)展至關(guān)重要，”Journaux說。“在我看來，它們是我們太陽系中發(fā)現(xiàn)外星生命的最佳地點，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、進化并能在太陽系寒冷地區(qū)保留液態(tài)水的，距離太陽如此之遠。”