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摘要：彗星和结冰的卫星在碰撞过程中可能形成一个冰的超密相，冰七。E.Kolmhofer/H.Raab.JohannesKeplerObservatory/Vesta~commonswiki/WikimediaCommons）在一项新的实验中，研究人员创造了一种在冰冷的卫星和相撞的彗星深处发现的超致密冰，并观察到它在纳秒内形成。科学家通过将普通水突然暴露在冰中而形成冰，强烈的，激光产生的冲击波，他们用快速的X射线脉冲来记录冰的几乎瞬间的相变，观察到了冰的超密相，称为冰七。这种转变发生在SLAC国家加速器实验室的直
在一项新的实验中，研究人员创造了一种在冰冷的卫星和相撞的彗星深处发现的超致密冰，并观察到它在纳秒内形成。
科学家通过将普通水突然暴露在冰中而形成冰，强烈的，激光产生的冲击波，他们用快速的X射线脉冲来记录冰的几乎瞬间的相变，观察到了冰的超密相，称为冰七。这种转变发生在SLAC国家加速器实验室的直线加速器相干光源——世界上最强大的X射线激光器上。
“我们对这项工作感到非常兴奋，因为它是第一个在现场实时观察液态水转变的衍射证据或结构证据，“进入一个高压结晶阶段，”阿里安娜格里森，新作品的主要作者，告诉太空这项工作在行星科学和地球科学的背景下，对于冰冷的卫星或冰冷的大行星体——比如说，即使是在我们自己的太阳系中的冰巨星——的影响是非常令人兴奋的。“格里森是洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究员，也是加利福尼亚斯坦福大学的访问科学家，SLAC国家加速器实验室所在地。[罗塞塔看到彗星表面有水冰的迹象（照片）]
各种形式的水分子遍布整个太阳系；它们从土星卫星土卫二和木星卫星欧罗巴的地下海洋喷涌而出，从遥远的柯伊伯带形成冰彗星访客的身体，并在许多行星的大气中出现微量。
在地球上，人类熟悉水蒸气变成液态水，液态水变成冰的方式，随着温度的降低或压力的增加（从冰到水再到蒸汽，反过来）。在某些条件下，冰甚至可以直接变成水蒸气，这一过程称为升华。但是，这些远非水所能采取的唯一形式；通过去极端的温度和压力，水分子可以滑入不同的晶体形式。
普通的冰形成六角晶体，但研究人员调查的冰的形式，冰七，有一个立方结构。这种形式的冰很难在实验室中形成和维持，直到现在，还无法测量它的形成。然而，研究人员推测，当彗星或冰月碰撞时，它会短暂形成，影响陨石坑的形状。
一层圆形的水夹在涂有黄金的钻石板和石英板之间。当表面被强烈的绿色激光照射时，冲击波把水层变成了第七层冰。超快速X射线成像的转变过程中，它发生了。（Arianna Gleason）为了重建碰撞环境，Gleason的小组在一个2×2毫米（0.08×0.08英寸）的小电池中夹了一个笔尖大小的液态水小包装。他们用强大的绿色激光照射细胞边缘的一块钻石，使其边缘“几乎瞬间”蒸发成等离子体。这个力向另一个方向发射冲击波，穿过水面。
“它真的像一个微小的火箭效应，”格里森说我们发现只要把冲击波穿过，就可以把液体变成固体。在这很短的时间内，我们用这些超快而明亮的X射线脉冲来探测水分子，实际上只有几纳秒，也就是十亿分之一秒，虽然这种类型的冲击压缩过程以前就已经完成过，但是记录水分子是如何重新排列的只有在格里森说：“直线加速器X射线激光器。”。像翻页簿一样，X光图像提供了一个移动的记录关于冰是如何形成的。
“大型物体（在太空中）之间的碰撞和撞击-这个动态过程很难建模，”格里森说所以有一个这样的冲击压缩实验，我们可以实时看到组成材料是如何从一种材料转变到另一种材料的，是非常令人兴奋的，并为这些天体的形成提供了新的约束条件，“[在月球沙克尔顿陨石坑中发现的水冰]”
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“研究人员在真空室中测试了微小的水细胞，试图在实验开始前对冰冻过程进行成像。后来，他们冲击压缩并摧毁了这个细胞——但就在它被摧毁之前，他们收集了水转化为高压冰VII期的X射线记录。（阿里安娜·格里森）没有参与这项新工作的加州大学戴维斯分校研究员莎拉·斯图尔特（Sarah Stewart）在地球上的空间碰撞研究了巨大的撞击是如何形成太阳系天体上的陨石坑的。在她的论文工作中，她也在实验室里形成了类似于冰七的冰相。她说，斯图尔特唯一能确认她制造了一种特殊的冰的 ... 就是测量它的密度。斯图尔特告诉《太空》杂志，这项新的工作让研究人员能够跟踪冰形成时的结构。“阿里安娜的工作令人惊奇的是，她能在实验室里重现大自然在太阳系中所做的数百万次的一小部分，并让我们了解在这些相位变化方面可能发生的变化。”自然通过撞击坑产生冲击波，就像实验室的实验一样，我们在太阳系的各个冰面上都有撞击坑。
了解彗星和月球碰撞中冰七的形成方式对于科学家了解陨石坑的形成方式至关重要。在Stewart的研究中，她想知道它是快速形成的，这会导致一个类似于现实的陨石坑结构，还是缓慢形成的，这可能需要对陨石坑形状的另一种解释。这项研究证实了冰七可以非常迅速地形成。
，但除此之外，格里森和斯图尔特都表示，他们期待研究人员将这项技术应用于一系列材料，以了解它们在受到突然冲击时是如何改变形状的。这将有助于科学家们不仅弄清在混乱的太阳系中发生了什么，而且还可以进一步了解一般物质是如何改变相位的——这对物理学家和化学家来说是一个至关重要的问题。
“观察太阳系中无处不在的基本物质，以了解在动态条件下发生了什么。”压力——作为一个材料科学家，你会把它吃光的。通过这个实验，“我知道结构是什么；我可以告诉你到那里需要多长时间。这绝对令人信服。没有人挥手。
这项新工作今天（7月11日）在《物理评论快报》（Physical Review Letters）杂志上有详细介绍。
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