水在2000攝氏度高溫下會結冰,科學家由此揭開了天王星磁場之謎

2022年10月09日23:16:31 熱門 1739

地球的中心是地核,其分為兩層,內部是6000攝氏度的固體鐵實心內核;外部則是由熔融鐵和鎳組成的2200攝氏度液體外核。

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液態鐵含有很多帶電粒子,帶電粒子會在壓力作用下向壓力較低的地幔運動。運動的液態鐵導電流自然而然形成了一個永久性的磁場,由此產生了穩定性的南磁極、北磁極。

按照慣性思維,宇宙中的其他星球應該也和地球一樣,擁有南北兩個磁極。但事實卻並非如此,僅僅是在八大行星之中,就有天王星和海王星兩個例外。

1986年1月24日,美國旅行者2號以81400公里的距離飛越天王星。在最靠近天王星的2個小時里,研究人員仔細探究了天王星系統。

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這次探究讓研究人員十分疑惑,因為根據“磁場強度計”的測試和記錄,天王星的磁場非常複雜,其除了南北兩極外,還有多個極,而且自轉方向和角度也不一致。海王星上也出現了同樣的的現象。

天王星和海王星被稱為“姊妹星”。它們都是氣態行星;都是冰巨行星,天王星最低溫度-224攝氏度,海王星最低溫度-218攝氏度;兩個行星的大氣組成成分還基本一致,都是83%氫氣+15%氮氣+2%甲烷

通過這些共同性,科學家們進行了嚴謹的分析推測。有人指出,天王星和海王星磁場混亂的情況,很可能是薄外殼循環流動的結果。即行星的電流運轉並非基於地核中產生,而是薄外殼中水、甲烷、氨和硫化氫組成的帶電流體推動的,簡稱“發電機效應”。

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1988年,科學家們開始探測行星內部。驚訝地發現,天王星和海王星這種富含水的行星內部,由於極端壓力和極端溫度的作用,會出現一種反常的冰元素——冰十八。

冰十八是一種超離子導體,其一部分呈現固態,一部分呈現液態。正是地幔中廣泛大量存在的冰十八,才使天王星和海王星出現了奇異的磁場。

2019年,美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室的科學家們,利用高能激光和X射線成功製造出了冰十八。科學家們在實驗台上盛了薄薄一層液態水,然後向水發射了6束激光。這些激光瞬間給了水400萬倍大氣壓的壓力,同時將水加熱到了2760攝氏度。

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神奇的事情發生了。液態水在高溫高壓的作用下,其中的氧原子瞬間凍結成立方晶格,形成一種全新的冰晶——冰十八。而水中的氫原子則會在晶格中亂竄,還會產生帶正電的質子,使冰十八具有導電能力。

世界之大無奇不有,大家的觀念中,水在高溫作用下會變成水蒸氣。但誰能想到,經過2000攝氏度的極端高溫作用,水會變成冰,還會導致磁場紊亂呢?

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