7號冰是什麼物質?一塊7號冰,真的能讓地球海洋全部凍結嗎?

科幻小說《貓的搖籃》描述了這樣一種神奇的物質:這種物質在常溫下表現為固態,當它與普遍的液態水接觸之后,就會使其瞬間凍結成冰,然后冰又會迅速向四周蔓延。由于地球的海洋都是連通的,因此我們完全可以想象出,如果將這種物質投進地球上任意一片海洋之中,那麼在很短的時間內,地球海洋就會全部凍結。

有意思的是,有一種說法認為,「7號冰」應該就是這樣一種物質,因為它在常溫下就是固態,并且其在液態水中的擴散速度非常快,所以假如將一塊「7號冰」投進地球的海洋,那麼要不了多久,它就可以讓地球海洋全部凍結起來。
那麼,這種說法是不是真的呢?我們不妨先來看看這個「7號冰」到底是什麼物質。

從微觀角度來看,水分子是由兩個氫原子和一個氧原子構成,其中每個氫原子都與氧原子共用一對電子,這也被稱為「共用電子對」,因為在水分子之中,「共用電子對」總是會偏向于氧原子的那一邊,所以水分子在整體上就表現為氫原子這邊帶正電,而氧原子那邊帶負電。
如此一來,相鄰的水分子之間就會產生互相吸引的作用,這種作用也被稱為「氫鍵」,當液態水凍結成冰時,水分子就是通過「氫鍵」彼此連接,進而形成了有序的晶體結構,根據環境條件的不同,水分子形成的晶體類型也各不相同,實際上,「7號冰」其實就是其中的一種,不過科學家通常將這種晶體類型稱為「冰 VII」(Ice VII)。

根據科學家的研究,「7號冰」確實可以在常溫下存在,另一方面,「7號冰」獨特的晶體結構使得其結晶核與液態水分子之間幾乎沒有中間熱層,并且其推動液態水分子結晶的速度只會受到已結晶的水分子的初始排列的影響,從理論上來講,只需要大約100個水分子就可以形成「7號冰」的「種子」,而「種子」一旦形成,就會令附近的液態水迅速凍結成「7號冰」,其在液態水中的擴散速度可以達到每小時1600公里,可以說是相當快了。
可以看到,「7號冰」確實可以存在于常溫之下,并且其擴散速度又如此之快,那麼問題就來了:一塊「7號冰」,真的能讓地球海洋全部凍結嗎?答案是否定的,因為「7號冰」的形成,還需要一個必不可少的條件——壓強。

(↑水的三相圖以及7號冰在其中所處的區域,縱軸為壓強,橫軸為溫度)
實際上,在常溫下形成「7號冰」,至少需要3Gpa的壓強,什麼概念呢?這樣說吧,這大概相當于標準大氣條件下地球海平面大氣壓的3萬倍!事實上,地球海洋的最深處是馬里亞納海溝的挑戰者深淵,而即使是這里的壓強,也只有地球海平面大氣壓的大約1100倍。
連地球海洋最深處都遠遠達不到形成「7號冰」所需要的壓強,其他海洋區域就更不用說了,因此可以說,就算我們真的把一塊「7號冰」投進地球海洋中,那無論我們將它投到哪片海域,它的晶體結構都將很快地在「低壓」環境中崩潰,而構成它的水分子也將迅速地與海水融為一體,至于「讓地球海洋全部凍結」這種事情,則根本就不會發生。
值得一提的是,雖然「7號冰」不可能存在于地球的海洋中,但在太陽系的別的星球上,情況卻可能不一樣,比如說「木衛二」。

「木衛二」是木星的一顆天然衛星,觀測數據表明,這顆星球很可能擁有一個由液態水構成的巨型冰下海洋,根據科學家的估算,其平均深度至少有60公里,最高可達150公里,所以一個合理的推測就是,在「木衛二」的冰下海洋深處,應該存在著形成「7號冰」所需要的壓強,而如果真是這樣的話,那里就有可能存在著大量的「7號冰」。-


[圖擷取自網路,如有疑問請私訊]

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