超离子态水冰，是水在极端高温高压下存在的一种相形态。该状态下，水分子分裂为氧离子和氢离子，氧离子致密堆积形成均匀固定的晶格，氢离子在晶格中如导体中的电子般自由流动。计算机仿真模拟表明，超离子态水冰具有金属般电导率，熔点高达几千摄氏度。尽管有关存在超离子态水冰的设想早在30年前就已被提出，但直到近期才被科学家实验验证。

由于超离子态水冰的存在需要高于地球自然界中可见压力的一百万倍（100Gpa），因此一直难以被实验验证。近期，美国Lawrence Livermore国家实验室的物理学家Marius Millot和 Federica Coppari使用激光驱动的冲击波同时压缩和加热液态水至100-420GPa和2000-3000摄氏度，首次在实验室中造出了超离子态水冰。纳秒级的原位X-射线衍射表明该状态下水在几纳秒内固化为纳米级的冰粒，从体心立方的冰相转变为面心立方的超离子态水冰相（冰XVIII）。

由于天王星和海王星内部的温度和压力与该实验条件类似，因此超离子态水冰的发现也验证了其在天王星和海王星内部大量存在的猜想。可能正是因为超离子态水冰的存在，导致了天王星和海王星的磁场偏离中心的不同寻常磁场偏离现象。

该论文于近日发表在国际顶尖期刊Nature上。物理学家Marius Millot和 Federica Coppari教授是该论文的共同第一作者和通讯作者。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1114-6#Sec3

来源：青春科研

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