前段時間網(wǎng)上突然出現(xiàn)了很多關于“冰7”的文章，基本就是以這種風格出現(xiàn)的“科學家發(fā)現(xiàn)“7號冰”，數(shù)小時便可冰凍全球”，或者““7號冰”是什么？它可以快速將海洋凍結(jié)！威力大到可以毀滅地球”，以這些聳人聽聞的標題出現(xiàn)，實在有些可怕，這冰七到底是什么，威力真那么大的嗎？
水的19種形態(tài)
固、液、氣三態(tài)是最常見的三種形態(tài)，很多物質(zhì)我們在日常中僅能見到單一形態(tài)，各種金屬大部分時候只能見到其固體形態(tài)，而柴油汽油則只能見到其液態(tài)，但水不一樣，自然界的水就有冰、水和水蒸氣三種形態(tài)。
當然各位肯定也知道，除了固液氣三態(tài)外，還有等離子態(tài)，和玻色—愛因斯坦凝聚態(tài)、費米子凝聚態(tài)等等，當然我們今天不討論這些極端狀態(tài)，而是討論水變成“冰”以后的各種狀態(tài)，因為水在不同的條件下，它能結(jié)成不同的“冰”！
常見的冰就是凍結(jié)成固態(tài)的水，但從水變成冰的過程卻非常復雜，因為有冰核和無冰核的結(jié)冰過程完全不同，比如靜止的純水可以可以在過冷40℃不結(jié)冰，而我們熟悉的0℃就結(jié)冰就是有冰核結(jié)冰。
不同尺寸納米顆粒的冰成核溫度
溫度降低時，水分子的運動速率下降，分子間的距離也開始縮小，當其運動狀態(tài)無法破壞氫鍵時，它就會把水分子連接起來形成有規(guī)則的空間結(jié)構(gòu)，在一個晶格中，四個氫原子在正四面體的頂點上，一個氧原子位于四面體的中心，分子間隙會比水水略大，并且保持固定，此時就形成了冰！
因此從水到冰的過程是水的體積或逐漸縮小，然后變成冰時的規(guī)律分子結(jié)構(gòu)（氫鍵的影響超過了分子間的范德華力，水分子固體填充時不致密）又會讓其略微膨脹，這就是冰體積比水大的原因。
氫鍵
水只有在4℃時體積才是最小的，結(jié)冰時候體積會膨脹7%，水的這個特性也是地區(qū)上存在生命的基礎，因為絕大部分的物質(zhì)變成固體時密度都比液體時要大，假如冰也這樣，那么結(jié)冰后的冰塊都沉入水底，整個地球都會逐漸結(jié)成大冰塊。
幸虧水冰會浮起來
冰的形態(tài)
水和冰的物理性質(zhì)差異，是由氧原子和相鄰氫原子之間所形成的氫鍵來控制的，雖然氫鍵屬于弱鍵，但對水和冰的結(jié)構(gòu)有重要影響。冰表面上看起來很簡單，但其實它的結(jié)構(gòu)可以非常復雜，比如六面冰晶中只有水分子中的氧原子形成了六邊形，而它們的氫原子卻在周圍隨機排列，而這種無序冰的特性之一是它們可以在壓力下變形。
冰10壓力逐漸升高的結(jié)構(gòu)模型
這就是不同冰種類之間的差異，在多種態(tài)中氫原子也可以有自己的晶體形態(tài)，一般被稱為氫有序冰。2021年2月18日，Thomas Loerting和他的同事在《自然-通訊》雜志上發(fā)表了一篇闡述冰的第十九種形態(tài)的論文，這是一種罕見的四面晶體，被稱為冰19。
這是冰VI的模型，紅色和藍色的大球體代表氧原子，而小的球體則代表氫原子
冰19是從無序冰的H階形態(tài)冰6（高壓下即可形成冰6）變成有序態(tài)的冰15，然后再通過降溫到-170℃、加壓2000兆帕變成冰19。
傳說中的末日武器冰七是怎么來的？
普通的冰就是冰1，在14個大氣壓下就會形成冰二，大約在1000兆帕時則會形成冰7，在地下160千米處就可能存在自然形態(tài)的冰7！
在100MPa~10GPa（1000-100000大氣壓）的區(qū)域，水是可以直接通過加壓變?yōu)楣腆w
比如2018年，美國內(nèi)華達大學團隊以X射線照射鉆石時，發(fā)現(xiàn)其中一顆鉆石含有冰7，而鉆石就像微型壓力室包裹著冰7。
冰七的晶體結(jié)構(gòu)
冰七真的能瞬間冰凍地球嗎？
冰七的形成條件是溫度處于4.9℃，10000個大氣壓時，7號冰就開始慢慢形成，首先是聚集成100多個分子，然后變回開始以444米/秒的速度形成7號冰，其速度遠超音速，因因此它將在數(shù)小時內(nèi)讓全球海洋結(jié)冰！
因此很多作者都以超音速凍結(jié)地球的恐怖標題，以販賣焦慮的方式吸引讀者，但事實上行假如讓整個地球處在這個狀態(tài)下，那么還真有可能出現(xiàn)這種極端狀態(tài)，只是問題是在上萬個大氣壓下，地球什么都毀滅了，我們還擔心地球是不是要被超音速凍結(jié)？
所以這根本就是一個偽命題，而局部的高壓出現(xiàn)冰七并不會出現(xiàn)蔓延，僅僅是滿足條件部分變成冰七。
海王星
一個事實是在太陽系中可能就存在這樣的條件，比如在太陽系內(nèi)海王星內(nèi)部某處有可能會存在這樣的形態(tài)。
海王星內(nèi)核與外部之間可能存在冰七
另外在格利澤436b（類海王星天體）和GJ 1214 b（距離太陽系40光年的海洋星，表面看不到陸地）的海洋底部也有可能存在冰七。
GJ 1214 b（中）與地球（左）和海王星（右）大小比較
因此冰七作為冰的一種形態(tài)，它只是在特殊條件下才能存在，無法毀滅世界，它存在的意義只是讓人類了解到了冰這種看起來極其普通的物質(zhì)仍然有我們難以理解之處，自然界的奇妙無以言表。
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