超離子冰晶體結構揭示有助理解冰巨星的磁場和內部結構

　　法國原子能和替代能源委員會科學家在實驗室極端條件下，揭示了一種奇特冰——超離子冰的晶體結構。這一發現有望幫助科學家更好地理解天王星、海王星等冰巨星的磁場和內部結構。相關論文發表于最新一期《物理評論快報》雜志。

　　科學家早已知道，天王星、海王星等行星深處存在冰。在那里，冰并非冷飲中的冰塊。在巨大熱量和壓力下，它進入一種奇特的超離子冰狀態。此時，氧原子被鎖在固態晶格中，氫原子核卻像液體一樣自由游走，因而能導電。此前，科學家已知這種高溫導電冰存在，卻不清楚它的晶體結構。

　　為看清它的結構與行為，團隊利用一種名為金剛石壓砧的裝置，將冰樣加壓至230吉帕（為地球大氣壓的200多萬倍），并用激光加熱到1527℃以上。金剛石壓砧是一種可產生極端靜高壓的實驗裝置，核心原理是用兩顆對頂的金剛石擠壓樣品，在實驗室里重現地心甚至更高的壓力環境。

　　歐洲同步輻射設施的X射線衍射顯示，冰樣中的氧原子排列成六方密堆積（原子的一種排列方式）晶格。這說明，在230吉帕、1527℃以上的極端條件下，超離子冰并非面心立方結構，而是呈六方密堆積結構。

　　這種高溫冰的導電性之所以關鍵，是因為它或能解釋冰巨星磁場為何傾斜且偏離中心。若磁場源自較淺處超離子冰層中的電流，而非像地球那樣來自深部核心的“發電機”，就與航天器觀測結果十分吻合。這一發現，可能改寫科學家對這些行星內部結構的認識。