新冰就像液态水的快照

剑桥大学和伦敦大学学院的科学家合作发现了一种新型冰，这种冰比其他任何冰都更像液态水，这可能是理解这种最著名液体的关键。

新形式的冰是无定形的。与分子以规则模式排列的普通结晶冰不同，在无定形冰中，分子处于类似于液体的无组织形式。

在这篇发表在《科学》杂志上的论文中，该团队在实验中创造了一种新形式的无定形冰，并在计算机模拟中实现了它的原子尺度模型。实验使用了一种称为球磨的技术，该技术使用钢罐中的金属球将结晶冰研磨成小颗粒。球磨通常用于制造无定形材料，但从未应用于冰。

该团队发现球磨产生了一种新型的无定形冰，它与所有其他已知的冰不同，其密度与液态水相似，并且其状态类似于固态水。他们将新的冰命名为中密度无定形冰(MDA)。

为了在分子尺度上理解这个过程，该团队采用了计算模拟。通过重复随机剪切结晶冰来模拟球磨过程，该团队成功地创建了 MDA 的计算模型。

“我们对 MDA 的发现对液态水的本质提出了许多问题，因此了解 MDA 的精确原子结构非常重要”，共同作者迈克尔戴维斯博士评论说，他进行了计算建模。“我们发现 MDA 和液态水之间有显着的相似之处”。

一个快乐的媒介

无定形冰被认为是液态水的模型。到目前为止，有两种主要类型的无定形冰：高密度无定形冰和低密度无定形冰。

顾名思义，它们之间存在很大的密度差距。这种密度差距，加上液态水的密度位于中间这一事实，一直是我们理解液态水的基石。它部分导致了水由两种液体组成的建议：一种高密度液体和一种低密度液体。

资深作者 Christoph Salzmann 教授说：“公认的观点是，在这个密度差距内不存在冰。我们的研究表明，MDA 的密度恰好在这个密度间隙内，这一发现可能对我们了解液态水及其许多异常现象产生深远影响。”

一种高能物探材料

MDA 的发现引发了一个问题：它可能存在于自然界的什么地方?在这项研究中发现剪切力是创建 MDA 的关键。该团队表示，由于木星等气态巨行星施加的潮汐力，普通冰在冰卫星中可能会受到类似的剪切力。

此外，MDA 显示出一种在其他形式的冰中没有发现的显着特性。他们使用量热法发现，当 MDA 再结晶为普通冰时，会释放出大量的热量。MDA 再结晶释放的热量可能在激活构造运动中发挥作用。更广泛地说，这一发现表明水可以是一种高能地球物理材料。

剑桥大学的主要作者 Angelos Michaelides 教授说：“一般来说，无定形冰据说是宇宙中最丰富的水形式。了解其中有多少是 MDA 以及 MDA 在地球物理上的活跃程度的竞赛现在正在进行中。”