【科學科普】7號冰是什麼物質?一塊7號冰真的能讓地球上的海洋全部凍結嗎?

天空之城 2020/12/14 檢舉 我要評論

說起冰這種物質,相信大家都會認為這是自己很熟悉的東西了,畢竟地球人都知道水在零攝氏度以下就會結冰。但實際情況卻不是這樣,其實冰有很多種,而我們平常所見到的冰只是其中的一種,即「冰Ih」。

迄今為止,人們總共發現了18種冰,在這之中7號冰似乎是最有名的,因為有一種說法認為,如果海洋裡出現一塊7號冰,整個海洋就會凍結。根據這種說法,就算是在常溫下7號冰也可以在海洋中蔓延,並且它蔓延的速度很快,可達到每小時1600公里,因此在很短的時間內,地球就會被冰封起來。那麼這種說法靠譜嗎?我們先來看一下7號冰是什麼物質。

從物理的角度來講,冰是水的固體形態,是水分子在一定的條件下通過有序的排列所形成結晶。在晶體內,每一個水分子都能與另外的4個水分子結合,關於這種結合方式,我們可以簡單地理解為,分水子中的兩個氫分別與一個其他的水分子結合,而單個的氧則與兩個其他的水分子結合。水分子的這種結合方式能夠使水在不同的條件下形成多種形態的晶體,而所謂的7號冰,其實就是其中的一種晶體形態。

上圖為水的相圖,它為我們展示了水在不同的溫度和壓強下所表現出各種形態,圖中的「VII」即7號冰,我們可以看到,在壓強很高的情況下,水就可以在常溫下形成7號冰。

需要說明的是,7號冰的結晶速度確實是相當快的,所以每小時1600公里的說法也算不上誇張,那麼一塊7號冰真的能讓地球上的海洋全部凍結嗎?

通過以上的介紹我們知道了,要在常溫下形成7號冰需要一個重要的條件——極高的壓強。而在正常情況下,海洋表面的壓強只有大約10萬帕,即使是在已知最深的海底(馬里亞納海溝),其壓強也不過1億多帕。然而要形成7號冰至少需要30億帕的壓強,很明顯,海洋裡不存在能夠形成7號冰的條件,就算真的有某個人把一塊7號冰丟進海洋裡,那麼不管他丟到海洋裡的哪個位置,這塊7號冰都會迅速地消失,它根本就不可能讓地球上的海洋全部凍結。

因此可以說,「如果海洋裡出現一塊7號冰,整個海洋就會凍結」這種說法,其實是很不靠譜的,因為這種說法只講到了7號冰能夠在常溫下迅速形成,而沒有考慮到形成7號冰所需要的高壓。可能有人有說了,假如地球表面的壓強真的達到了很高的程度,那麼這種情形就肯定會發生,事實上的確也是這樣,但這種假設是沒有什麼意義的,這跟「如果地球表面的溫度會降低到零攝氏度以下,那麼地球就會被冰封」沒什麼區別。

順便講一下,其實自然界中是存在著7號冰的,在2018年3月份的時候,一個由內華達大學的地球科學家奧利弗.特紹納(Oliver Tschauner)領導的研究團隊,在尋找天然鑽石中以特定形式存在的二氧化碳時,意外地發現了一個自然存在的7號冰樣本。相信大家一定比較好奇,為什麼7號冰會和鑽石扯上了關係呢?下面來我們再來簡單介紹一下。

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