1: 2019/05/10(金) 21:38:14.30 ID:CAP_USER
■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。
https://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/19/051000268/ph_thumb.jpeg

■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。

https://cdn-natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/19/051000268/02.jpg

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https://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/19/051000268/
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引用元: 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」[05/10]

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2: 2019/05/10(金) 21:43:09.81 ID:fG+Bvk1z
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。

24: 2019/05/11(土) 02:06:17.67 ID:f66hZHKE
>>2
酸素は格子になってるが
水素が格子になっていないとは書いてないぞ

26: 2019/05/11(土) 02:07:17.27 ID:f66hZHKE
>>24
書いてあるぞ馬鹿か

4: 2019/05/10(金) 21:51:11.15 ID:AIIpnC2q
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

5: 2019/05/10(金) 21:56:37.05 ID:xhd8PCN+
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: 2019/05/11(土) 01:42:45.53 ID:AXvT5Jxp
>>5
ホットアイスコーヒーだろ

42: 2019/05/11(土) 08:35:53.82 ID:GHDRm8CJ
>>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: 2019/05/10(金) 22:06:16.84 ID:M8SmaWPq
お前らドライアイス知らないの?

火傷する熱い氷

8: 2019/05/10(金) 22:07:21.76 ID:LbL9SjU0
イオン化したらH2Oではないのでは?

39: 2019/05/11(土) 07:38:27.92 ID:Zo7Pv/GI
>>8 イオン化してても個体でも液体でもH2O

10: 2019/05/10(金) 22:20:06.87 ID:KuEo/1v1
イオン水と聞くとマームの死体水を思い出してしまう

12: 2019/05/10(金) 22:47:22.91 ID:txSYRwed
氷の微笑(アツゥイ

13: 2019/05/10(金) 23:02:51.20 ID:Y8q/j3kY
ああ、ガンバスターの縮退炉の燃料だろ。

14: 2019/05/10(金) 23:16:11.06 ID:6F6ZW89V
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

15: 2019/05/10(金) 23:17:46.86 ID:UaUZy2lE
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

17: 2019/05/10(金) 23:40:18.89 ID:8mXlnydK
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

18: 2019/05/10(金) 23:51:31.06 ID:EjB/4BLV
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: 2019/05/11(土) 08:39:14.91 ID:N5ivL6gi
>>18
津軽に降る七つの雪より多いな

19: 2019/05/10(金) 23:59:56.20 ID:TT9U7osm
これは物質科学というより物理の問題だよな

21: 2019/05/11(土) 01:14:13.96 ID:S9t8IY8I
>>1
これでファイヤーブリザードの実現が!

27: 2019/05/11(土) 02:34:58.17 ID:y4p7/+CH
H2Oのポテンシャルスゲーな

28: 2019/05/11(土) 02:58:51.86 ID:aPpWO/3z
水は神秘の物質だね…

29: 2019/05/11(土) 03:03:47.12 ID:4J0kc2nA
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

31: 2019/05/11(土) 04:14:28.75 ID:S0Q8nJ7h
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?

57: 2019/05/14(火) 09:13:28.77 ID:pHVQjxNa
>>31
蒸発するよ
真空は作り出すのが簡単じゃん
フリーズドライ食品食ったことあるだろ?
あれは減圧乾燥(真空乾燥)だ
色の綺麗なドライフルーツはそこまで金をかけてないから
半減圧乾燥って言うんだぞ

32: 2019/05/11(土) 04:20:13.51 ID:bpIXEAei
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

33: 2019/05/11(土) 05:50:27.35 ID:H3SAoLBS
超イオン水でお肌スベスベ!

36: 2019/05/11(土) 07:25:12.23 ID:0THJCr29
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

40: 2019/05/11(土) 08:07:23.34 ID:nr78QU2b
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