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地球にない「熱い氷」初めて構造をとらえた!高温高圧で存在する「超イオン氷」とは?



1:名無しさん:2019/05/10(金) 21:38:14.30 ID:CAP_USER.net
地球にない「熱い氷」初めて構造をとらえた

■高温高圧で存在する「超イオン氷」を瞬間的に再現、海王星と天王星の謎に迫る

南極の海から家庭の冷凍庫まで、地球上にある氷はほぼ同じタイプだが、遠く離れた惑星では極端な温度と圧力によって、奇妙で多様な氷が形成されている。

研究者はこのほど、新しい種類と見られる氷をX線でとらえることに成功した。「超イオン氷」という導電性の高い氷だ。5月8日付けで学術誌『ネイチャー』に発表された論文によると、この氷は、太陽の表面温度の半分ほどの高温と、100万~400万気圧という高圧下で存在する。

「数千度という温度ですが、間違いなくこれは氷の話です」と、研究チームを率いた米ローレンス・リバモア国立研究所の物理学者マリウス・ミヨー氏は言う。

これだけの高温・高圧条件が地球上で自然にそろうことはないが、天王星や海王星といった、大量の水がある巨大惑星の深部では可能だと考えられる。これらの惑星は独特の磁場を持っており、その起源は謎に包まれている。今回の発見は、その謎を解く鍵になるのではないかと期待されている。



■18番目の氷

水の結晶構造は、すでに17種類も知られている(SF作家カート・ヴォネガットの小説『猫のゆりかご』には恐ろしい「アイス・ナイン」という物質が登場するが、実在の「氷IX」はそれよりもずっと無害だ)。そして今から30年以上も前に、水に非常に高い圧力をかけると超イオン氷ができることが予想されていた。

一般に超イオン導電体は、固体と液体の性質を兼ね備えている。結晶格子を作るのは固体と同じでも、その間を液体のように、電荷を運ぶイオンが自由に流れる。今回のように、水(H2O)の超イオン氷では、酸素の結晶格子の間を水素イオンが飛び回っている。

物質の状態としては非常にエキゾチックです」と論文共著者で同研究所所属のフェデリカ・コッパリ氏は言う。

2018年、ミヨー氏とコッパリ氏らは、ダイヤモンドアンビルという装置とレーザーによる衝撃波を使って水を圧縮し、数ナノ秒(1ナノ秒は十億分の1秒)の間だけ氷にすることに成功した。氷になっている間は導電率が数百倍になっていて、超イオン氷であることを強く示唆していた。

その後の最新の研究では、6基の大型レーザーを使って連続的に衝撃波を発生させ、薄い水の層に数百万気圧の高圧と1700~2700℃の高温を与えて氷にした。正確なタイミングでX線を照射して測定したところ(これも数ナノ秒しか持続しない)、酸素原子が確かに結晶構造をとっていることが明らかになった。

酸素原子は、面心立方格子(立方体の8つの頂点と6つの面の中心に原子がある形)という高密度の配置になっていた。氷の結晶がこのような構造をとっているのが確認されたのはこれが初めてだ、とコッパリ氏は言う。研究チームは、この新しい18種類目の結晶構造を「氷XVIII」と呼ぼうと提案している。

第三者である米プリンストン大学の物理学者ロベルト・カー氏は今回の研究について、さらなる研究が必要としながらも、水の結晶構造の多様性を示す重要なものだと評価している。「これほど多様な形をとることができる水という物質には、本当に驚かされます」



続きはソースで

https://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/19/051000268/


2:名無しさん:2019/05/10(金) 21:43:09.81 ID:fG+Bvk1z.net
金属結合の中の電子みたいな感じで、プロトンが動き回っているのか。中々面白い。
33:名無しさん:2019/05/11(土) 05:50:27.35 ID:H3SAoLBS.net
超イオン水でお肌スベスベ!
3:名無しさん:2019/05/10(金) 21:43:31.21 ID:Ohyb7p1d.net
藤原紀香がアップを始めました
5:名無しさん:2019/05/10(金) 21:56:37.05 ID:xhd8PCN+.net
すげー!
アイスコーヒーにこれ入れたらホットコーヒーになんのか!?やっべ!!!
23:名無しさん:2019/05/11(土) 01:42:45.53 ID:AXvT5Jxp.net
>>5
ホットアイスコーヒーだろ
42:名無しさん:2019/05/11(土) 08:35:53.82 ID:GHDRm8CJ.net
>>5
蒸発して残り香位しか残らないような。
「残り香コーヒー」に一票。
7:名無しさん:2019/05/10(金) 22:06:16.84 ID:M8SmaWPq.net
お前らドライアイス知らないの?

火傷する熱い氷
8:名無しさん:2019/05/10(金) 22:07:21.76 ID:LbL9SjU0.net
イオン化したらH2Oではないのでは?
12:名無しさん:2019/05/10(金) 22:47:22.91 ID:txSYRwed.net
氷の微笑(アツゥイ
13:名無しさん:2019/05/10(金) 23:02:51.20 ID:Y8q/j3kY.net
ああ、ガンバスターの縮退炉の燃料だろ。
11:名無しさん:2019/05/10(金) 22:44:17.16 ID:GZwVlpQ7.net
ここまで誰一人理解してなくてワロタ

いいか?キンタマにウナコーワ塗ると冷たいのに熱いだろ?

あれだ。
15:名無しさん:2019/05/10(金) 23:17:46.86 ID:UaUZy2lE.net
電子じゃなくて陽子が流れるのか
アンペアさん大歓喜やな
16:名無しさん:2019/05/10(金) 23:38:35.58 ID:giPgakCz.net
トリコでも食う事はできん代物だな
17:名無しさん:2019/05/10(金) 23:40:18.89 ID:8mXlnydK.net
超イオン氷・・・
今年の冷蔵庫の新機能で付きそうなエセ科学好きが飛びつきそうな名前
25:名無しさん:2019/05/11(土) 02:06:59.03 ID:XpUMCayg.net
マジかよ
マックスバリュー最低だな
18:名無しさん:2019/05/10(金) 23:51:31.06 ID:EjB/4BLV.net
科学者は氷を18種類定義しているが
エスキモーは雪を表す言葉を20種類持っている
43:名無しさん:2019/05/11(土) 08:39:14.91 ID:N5ivL6gi.net
>>18
津軽に降る七つの雪より多いな
19:名無しさん:2019/05/10(金) 23:59:56.20 ID:TT9U7osm.net
これは物質科学というより物理の問題だよな
20:名無しさん:2019/05/11(土) 00:21:18.39 ID:rVan/fon.net
大隊のことはプラズマで説明がつくな。
21:名無しさん:2019/05/11(土) 01:14:13.96 ID:S9t8IY8I.net
>>1
これでファイヤーブリザードの実現が!
36:名無しさん:2019/05/11(土) 07:25:12.23 ID:0THJCr29.net
空気に浮かぶ、エアロアイスというのも予言されてるな
水は謎の物性の宝庫
27:名無しさん:2019/05/11(土) 02:34:58.17 ID:y4p7/+CH.net
H2Oのポテンシャルスゲーな
28:名無しさん:2019/05/11(土) 02:58:51.86 ID:aPpWO/3z.net
水は神秘の物質だね…
30:名無しさん:2019/05/11(土) 03:23:59.17 ID:NbKowmvv.net
中二病が好きそうな氷だな
31:名無しさん:2019/05/11(土) 04:14:28.75 ID:S0Q8nJ7h.net
高圧だと熱を帯びたまま圧縮されるから氷になるんだ。
てことは真空だと水は何度で氷になるん?
32:名無しさん:2019/05/11(土) 04:20:13.51 ID:bpIXEAei.net
その内「当店は超イオン氷を使用しています!」と謳ったかき氷屋台とか出そう
40:名無しさん:2019/05/11(土) 08:07:23.34 ID:nr78QU2b.net
ここまでになると、大概の物質が同じような状態になるような気もするが
41:名無しさん:2019/05/11(土) 08:21:26.04 ID:RtEsvhQW.net
人体の中身は水分、塩分とかあるが、超イオン導電体を持つ知的生命体も存在するかもおぉ
38:名無しさん:2019/05/11(土) 07:33:20.01 ID:NH3no65C.net
なにそれ なにそれ、すっごーーーーーい!!!!
29:名無しさん:2019/05/11(土) 03:03:47.12 ID:4J0kc2nA.net
遠くの星の水の状態をを調べる技術とか数ナノ秒を観測できる技術とか色々とすごいなー
14:名無しさん:2019/05/10(金) 23:16:11.06 ID:6F6ZW89V.net
こんだけ身近な水ですら未だに新発見が出るのに宇宙のことで人類が知り得ることなんてほんの僅かだよなあ
4:名無しさん:2019/05/10(金) 21:51:11.15 ID:AIIpnC2q.net
科学で解明されてることなんてほんの一部
少しだけまた目盛りが伸びた

地球にない「熱い氷」初めて構造をとらえた!高温高圧で存在する「超イオン氷」とは?
引用元:http://anago.2ch.sc/test/read.cgi/scienceplus/1557491894
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