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7号冰是什么物质?一块7号冰真的能让地球上的海洋全部冻结吗?

说起冰这种物质,相信大家都会认为这是自己很熟悉的东西了,毕竟地球人都知道水在零摄氏度以下就会结冰。但实际情况却不是这样,其实冰有很多种,而我们平常所见到的冰只是其中的一种,即“冰Ih”。

迄今为止,人们总共发现了18种冰,在这之中7号冰似乎是最有名的,因为有一种说法认为,如果海洋里出现一块7号冰,整个海洋就会冻结。根据这种说法,就算是在常温下7号冰也可以在海洋中蔓延,并且它蔓延的速度很快,可达到每小时1600公里,因此在很短的时间内,地球就会被冰封起来。那么这种说法靠谱吗?我们先来看一下7号冰是什么物质。

从物理的角度来讲,冰是水的固体形态,是水分子在一定的条件下通过有序的排列所形成结晶。在晶体内,每一个水分子都能与另外的4个水分子结合,关于这种结合方式,我们可以简单地理解为,分水子中的两个氢分别与一个其他的水分子结合,而单个的氧则与两个其他的水分子结合。水分子的这种结合方式能够使水在不同的条件下形成多种形态的晶体,而所谓的7号冰,其实就是其中的一种晶体形态。

上图为水的相图,它为我们展示了水在不同的温度和压强下所表现出各种形态,图中的“VII”即7号冰,我们可以看到,在压强很高的情况下,水就可以在常温下形成7号冰。

需要说明的是,7号冰的结晶速度确实是相当快的,所以每小时1600公里的说法也算不上夸张,那么一块7号冰真的能让地球上的海洋全部冻结吗?

通过以上的介绍我们知道了,要在常温下形成7号冰需要一个重要的条件——极高的压强。而在正常情况下,海洋表面的压强只有大约10万帕,即使是在已知最深的海底(马里亚纳海沟),其压强也不过1亿多帕。然而要形成7号冰至少需要30亿帕的压强,很明显,海洋里不存在能够形成7号冰的条件,就算真的有某个人把一块7号冰丢进海洋里,那么不管他丢到海洋里的哪个位置,这块7号冰都会迅速地消失,它根本就不可能让地球上的海洋全部冻结。

因此可以说,“如果海洋里出现一块7号冰,整个海洋就会冻结”这种说法,其实是很不靠谱的,因为这种说法只讲到了7号冰能够在常温下迅速形成,而没有考虑到形成7号冰所需要的高压。可能有人有说了,假如地球表面的压强真的达到了很高的程度,那么这种情形就肯定会发生,事实上的确也是这样,但这种假设是没有什么意义的,这跟“如果地球表面的温度会降低到零摄氏度以下,那么地球就会被冰封”没什么区别。

顺便讲一下,其实自然界中是存在着7号冰的,在2018年3月份的时候,一个由内华达大学的地球科学家奥利弗.特绍纳(Oliver Tschauner)领导的研究团队,在寻找天然钻石中以特定形式存在的二氧化碳时,意外地发现了一个自然存在的7号冰样本。相信大家一定比较好奇,为什么7号冰会和钻石扯上了关系呢?下面来我们再来简单介绍一下。

我们都知道,在地球表面以下越深的位置压强就越大,因此在地球深处的特定区域内就存在着形成7号冰所需要的压强,然而在这里的水却会因为高温的环境而无法形成7号冰。不过没关系,因为天然钻石就形成于类似这样的环境中,在钻石形成的过程中,地球深处的水有可能被封装在钻石里。

钻石有一种特殊的“本领”,那就是在钻石形成之后,即使是离开了高压的环境,其内部也会长时间地保持着它形成时的环境压强。可以想象的是,当一粒封装着水的钻石随着地幔的对流来到地球浅层的的时候,钻石内部的温度就降了下来,但极高的压强依然存在,在这种情况下,钻石内部的水就可能会形成7号冰。

(图为7号冰的分子结构)

奥利弗.特绍纳的研究团队就是找到了这样一粒钻石,他们在利用X射线对这粒钻石进行扫描的时候,意外地发现了7号冰独特的晶体结构。值得注意的是,这是科学家在地球上首次发现自然存在的7号冰的样本,当然了,这个样本是不可能让地球上的海洋全部冻结的。


好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见`

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