科学家在极端高压下制备出六方密堆积冰

行星科学面临的一大难题是，研究人员通常无法直接探测行星内部的确切状况，只能根据表面扫描结果推断其内部情形。由此产生的问题之一是，太阳系中海王星和天王星这类冰巨星的核心究竟由什么构成。目前已知其核心主要由岩石和冰组成，但在如此极端的压力下会形成何种冰，仍是一个值得探究的问题。Alexis Forestier等人着手回答这一问题，研究结果发表于《物理评论快报》，并有arXiv预印本。需要指出的是，这些行星核心中并非只有水冰，而该研究仅针对水冰展开。为让水承受相当于冰巨星引力所产生的压力，研究人员使用了金刚石压砧，并借助同步辐射X射线衍射观察样品的变化。水的相图中，除地球居民通常所说的“冰”之外，还有许多其他相态：在约80吉帕以上的高压下会形成冰X，其氧亚晶格为体心立方结构；此后又陆续发现面心立方结构的冰，以及此次的六方密堆积冰，这些相态的区别在于氧亚晶格的堆积方式。除极端压力外，研究人员还利用金刚石压砧的激光加热功能提高温度。在约2000开尔文、超过200吉帕的条件下，研究人员发现了六方密堆积相；在中间压力范围内，则出现面心立方与六方密堆积的混合相。这项研究虽未能直接解答有关冰巨星的问题，但为行星科学家今后的研究提供了新的线索，也有助于更深入地了解水这一拥有众多相态的奇特物质。