筆者 東邪
水是一種既普通又特殊的物質(zhì)，它的普通表現(xiàn)在地球上的水資源豐富，海洋面積占到總面積的七成以上。它的特殊之處表現(xiàn)為水是孕育地球生命必不可少的物質(zhì)，而且它在不同溫度、壓力等環(huán)境因素下，會(huì)表現(xiàn)出不同形態(tài)。這一點(diǎn)我們?cè)谥袑W(xué)物理課堂上就學(xué)過了，常溫下的水是液態(tài)的，當(dāng)環(huán)境溫度低于零攝氏度時(shí)，水會(huì)結(jié)冰。當(dāng)環(huán)境溫度高于100攝氏度時(shí)，水會(huì)變成水蒸氣。
液態(tài)水和水蒸氣幾乎沒有什么可研究的，但是凝結(jié)成固體的冰則大有內(nèi)容。因?yàn)橹熬陀锌茖W(xué)家在自然界中發(fā)現(xiàn)一些特殊的冰，通過剖析其內(nèi)部的組成方式來確定冰的性質(zhì)。我們聽得比較多的應(yīng)該就是可燃冰，但這種物質(zhì)的主要成分是甲烷。自然界中還有一種特殊的冰，據(jù)說只要一處水域出現(xiàn)一塊這樣的冰，整個(gè)水域就會(huì)凍結(jié)，它就是7號(hào)冰。
科學(xué)家是如何發(fā)現(xiàn)7號(hào)冰的？
2018年，國(guó)外一位名為奧利弗·特少納的地球科學(xué)家率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在自然界中尋找天然鉆石，最后既發(fā)現(xiàn)了天然鉆石，也發(fā)現(xiàn)了7號(hào)冰。而且他們的這兩個(gè)發(fā)現(xiàn)并非先后發(fā)現(xiàn)的，而是同時(shí)發(fā)現(xiàn)的，因?yàn)榈刭|(zhì)研究人員通過分析該鉆石發(fā)現(xiàn)，鉆石中心就存在7號(hào)冰。起初他們也不知道鉆石中間的冰晶體是什么物質(zhì)，只知道它和天然鉆石不是同一類物質(zhì)。
后來經(jīng)過鑒定，確認(rèn)這種物質(zhì)是一種新的冰晶體，于是奧利弗團(tuán)隊(duì)將其命名為7號(hào)冰。那么問題來了，為什么7號(hào)冰會(huì)出現(xiàn)在鉆石的內(nèi)部位置呢？對(duì)此奧利弗解釋道，鉆石和7號(hào)冰都需要在極高的環(huán)境壓力下形成，而地下空間正好有這樣的環(huán)境條件。不同的是，鉆石的形成對(duì)環(huán)境溫度要求不高，而7號(hào)冰對(duì)環(huán)境溫度有要求，地下空間的溫度無法滿足7號(hào)冰的要求。
因此混合在一起的鉆石先在高壓下形成，然后包裹著7號(hào)冰的原材料。等到鉆石形成后，其內(nèi)部的壓力與外部環(huán)境壓力幾乎相同，而且內(nèi)部環(huán)境隔絕了外部的低溫，從而讓7號(hào)冰擁有壓力和溫度這兩大條件。研究人員當(dāng)時(shí)表示從未見過這樣的冰晶體，而且通過查閱文獻(xiàn)也沒有發(fā)現(xiàn)相關(guān)的研究，這說明他們是第一個(gè)發(fā)現(xiàn)7號(hào)冰的團(tuán)隊(duì)。
7號(hào)冰是什么東西？
眾所周知，冰是水的固態(tài)形式，它的內(nèi)部是水分子的有序排列。在這種結(jié)構(gòu)中，一個(gè)水分子能與另外四個(gè)水分子結(jié)合，形成更牢固的結(jié)構(gòu)?？茖W(xué)家通過研究發(fā)現(xiàn)，這種結(jié)構(gòu)在不同的環(huán)境條件下會(huì)有所變化，從而形成新的冰晶體，而7號(hào)冰就是其中一種變化形式。那么7號(hào)冰的形成需要怎樣的環(huán)境條件呢？
科學(xué)家表示，壓力是形成7號(hào)冰最大的需求，因?yàn)槿祟愂状伟l(fā)現(xiàn)7號(hào)冰是在地下空間，經(jīng)過估算那里的壓強(qiáng)大約是30億帕。30億帕是什么概念？一般情況下，海面上的壓強(qiáng)只有10萬帕，即使是地球上最深的海溝——馬里亞納海溝，其深海區(qū)域的壓強(qiáng)也只是超過了1億帕。由此看來無論是海洋中還是陸地上的環(huán)境，都無法自然形成7號(hào)冰。
實(shí)際上，7號(hào)冰的外形看起來和普通的冰塊沒什么區(qū)別，而它真正讓人著迷的不是它的形成所需要的苛刻條件，而是它產(chǎn)生的效應(yīng)。民間有說法稱一塊7號(hào)冰就能凍結(jié)整個(gè)湖面，如果一個(gè)海洋里出現(xiàn)7號(hào)冰，這個(gè)海洋在短時(shí)間內(nèi)也會(huì)被凍結(jié)。那么這種說法靠譜嗎？
7號(hào)冰真的可以凍結(jié)全球海洋嗎？
對(duì)于這個(gè)問題，科學(xué)家認(rèn)為只要環(huán)境條件符合理想設(shè)定，那么7號(hào)冰卻是能發(fā)揮迅速的凍結(jié)能力，這是因?yàn)?號(hào)冰的擴(kuò)散能力很強(qiáng)，這得益于它每小時(shí)1600公里的擴(kuò)散速度。但是在現(xiàn)實(shí)世界中，除了地下空間，其他區(qū)域都不存在滿足7號(hào)冰擴(kuò)散的環(huán)境條件。就算科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室里造出了一塊7號(hào)冰，然后把它扔到海洋里，這塊冰也會(huì)迅速融化。
因?yàn)楹Ｑ蟓h(huán)境的壓強(qiáng)不夠，無法提供30億帕的壓強(qiáng)來維持7號(hào)冰的形態(tài)，因此它也就喪失了快速擴(kuò)散的能力。由此看來，一塊7號(hào)冰能凍結(jié)整個(gè)海洋的說法并不嚴(yán)謹(jǐn)，還需要加上必要的限制條件這種說法才會(huì)成立。那么如果海洋淺層的壓強(qiáng)達(dá)到30億帕，7號(hào)冰是否能讓一個(gè)海洋的冰面完全凍結(jié)呢？理論上是有可能的。
可以利用7號(hào)冰拯救冰川嗎？
既然7號(hào)冰具有如此強(qiáng)大的凍結(jié)能力，那么是否可以用它來挽救冰川日益融化的頹勢(shì)呢？首先是人造7號(hào)冰是否能成功。前兩年有美國(guó)科學(xué)家專門研究實(shí)驗(yàn)室制7號(hào)冰，發(fā)現(xiàn)在高能激光脈沖的作用下，能夠在4.9℃的室溫下產(chǎn)生1萬倍大氣壓，并且觀測(cè)到了細(xì)微7號(hào)冰的形成。如果營(yíng)造的壓強(qiáng)環(huán)境再大一些，那么7號(hào)冰則更有可能完全生成。
但即使實(shí)驗(yàn)室能夠造出和自然7號(hào)冰性質(zhì)一樣的7號(hào)冰，估計(jì)也難以挽救冰川融化的頹勢(shì)，因?yàn)檫@根本就是治標(biāo)不治本的方法。只要地球的氣候變暖問題一日無法得到解決，那么冰川融化問題就會(huì)一直存在。當(dāng)然，氣候變暖問題也不是人類一日能夠解決的，需要全球大多數(shù)國(guó)家達(dá)成共識(shí)，攜手并進(jìn)，人類才在戰(zhàn)勝氣候問題上有勝利的可能性。
反觀現(xiàn)實(shí)情況，當(dāng)前許多國(guó)家都被新冠肺炎困擾著，連恢復(fù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展都有些困難，更別說讓領(lǐng)導(dǎo)人們坐在一起商討應(yīng)對(duì)氣候變暖的對(duì)策了。但隨著氣候變暖愈演愈烈，這一幕遲早要出現(xiàn)的。任何一個(gè)國(guó)家都是地球生態(tài)圈的組成部分，沒有一個(gè)國(guó)家能夠獨(dú)善其身。或許還要等到氣候環(huán)境惡化到一定程度，全人類才有可能達(dá)成共識(shí)，那時(shí)候會(huì)不會(huì)太晚了呢？
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