科學家造出行星撞擊才能形成的「外星冰」 或將解釋生命起源問題

研究人員第一次創造了超密度版的「外星冰」，這一般只能在冰冷的衛星內部才可以找到。

錄像顯示水如何凍結成怪異形式的冰，冰的這一相態被命名為冰七（Ice VII），這幾乎是水暴露於激光衝擊波的瞬間就完成了。

這種分子尺度下的實時圖像將有助於科學家更好的了解遙遠的外星世界。

科學家們還可以揭示水或者其它物質如何進行從液體到固體的相變。

如果掌握了操縱這些相變轉換的方式，將有助於科學家設計出具有新性能的功能材料。

斯坦福大學的研究人員想要檢查液態水和冰七之前轉化的相變過程。

這種物質一般產生於外星世界中，例如行星碰撞的過程。 研究該過程的一部分動機是為了更好的了解，這些星際冰如何創造和支持外星生命。

在這種星體之間互相撞擊的影響下所發生的相變過程，可能會影響原始生命形成之前的化合物是否能夠穩定的存在。

該研究主要是捕捉這些相變過程的瞬間分子變化。

現在，因為一件革命性的高科技設備，研究人員得以首次完成這一過程的捕捉。

斯坦福大學的研究隊伍，使用線性加速器相干光源（LCLS）捕獲了從液態水到冰七階段轉化的鏡頭。

相變時間僅為六納秒。

第一作者格里森博士說：「我們發現液態水結晶到高壓冰七的這一相變過程。在此之前我們並沒有期望它會結晶，所以可視化這種轉化是令人興奮的。完成這項研究所需的技術進步，以及從這些新數據中將會得到的理論進步，會促使我們能夠設計出具有新性能的材料。」

研究「外星冰」（如冰七）將有助於科學家模擬遙遠的外太空環境。

這些外星環境包括，具有生命存在可能性的彗星、類似木衛二這種存在水的衛星，以及近年來不斷發現的超級地球等。

為了進行他們的研究，斯坦福大學的團隊將高密度綠色激光束對準一個含有液態水樣品的小靶子。

激光在靶子一側立即汽化了金剛石層，產生了一種類似火箭的推力，將液態水暴露於5萬倍常規大氣壓下。

隨著液態水被壓實，來自X射線自由電子激光（XFEL）儀的單獨光束在千萬億分之一秒內發出一系列亮脈衝。

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最後形成的圖像就類似這種翻書動畫

這種X射線激光器類似於相機，拍攝了一組顯示分子變化過程的圖像。逐漸的，加壓後的水結晶成了冰七。

令人驚訝的是，在這個過程中，水分子結合成棒狀而不是理論預測的球體。

在我們地球表面的條件下，水只能以一種方式結晶，不管是在冰箱里還是在冰川上。

而為該研究開發的平台，將高壓與快照圖像結合起來，則可以幫助研究人員根據壓力和溫度來探測水結晶的無數種方式。

格里森博士補充說：「任何冰冷的衛星或行星內部都與其表面緊密相連。了解其冰冷的內部環境將有助於了解我們的太陽系是如何形成，以及外星生命形成的一切必要條件。 因此，這項工作的下一步是研究其它衛星上發現的與水類似的化學物質，主要是海水和其它雜質，並探索它們的特性。」

完整的工作內容介紹發表於《物理評論快報》上。

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