北京
水是生命的关键，所以科学家在寻找外星生命时，总是先找水。但外星环境里的水到底是什么样子，我们真的确定吗？一项新研究给出的答案有点反直觉。
美国的研究人员把水置于类似天王星或海王星那样的极端压力下，结果发现，水的基本原子结构会随之改变。用一句话说：水在原子层面变得不那么对称，反而更"歪"了。这项研究发表在《通讯化学》（Communications Chemistry）上。
这种变化此前只在模拟中被预测过，而这次似乎是科学家第一次在实验室里实际观察到它。内华达大学拉斯维加斯分校的物理学家阿什坎·萨拉马特（Ashkan Salamat）说："超出地球条件的水，行为比我们之前想象的复杂得多。水在压力下的表现令人惊叹。"
实验是怎么做的？研究人员把一小滴水放在两个金刚石尖端之间，用来施加压力，一路加到超过 222 吉帕斯卡（GPa）。随后，他们用 X 射线衍射来识别水在最小尺度上的化学变化——依据的是 X 射线穿过水时如何散射。
按常理，被挤压的原子随着排列变得更紧密，应该变得更对称。但这次并非如此：冰的晶体结构反而变得更歪斜、更被拉伸。
这让我们得以一窥宇宙其他地方正在发生什么。不过要注意，实验只匹配了某些行星的压力条件，并没有匹配温度。
"因为距离，我们无法进入这些行星的地壳或大气层，但我们有旅行者号等项目传回的数据，"萨拉马特说，"我们对它们的成分、内部压力和温度有所了解。而在我这样的实验室里，我们可以模拟化学过程，实验这些行星内部可能发生的事。"
这些实验也让科学家对 冰-X 有了更多了解。冰-X 是科学家已知的 20 多种冰之一。在这项研究中，团队把冰-X 推过了已知的极限，造出了看起来像新东西的结构——不过还需要进一步研究才能确定。
冰-X 会在很宽的压力范围内逐渐形成，当压力达到约 50 GPa 时，它的氧原子和氢原子会转变成高度对称的结构。如今，科学家对冰-X 的上限有了更清楚的认识。研究者在论文中写道："这一转变标志着高压 H2O 中结构复杂性新阶段的开端，重新定义了冰-X 的稳定上限。"
研究遥远行星，很大程度上依赖有根据的猜测和对望远镜数据的谨慎解读，而这项研究能帮上忙。它让我们对海王星上的水可能是什么样，有了一个扎实的参照。
如果水的结构不同，它引发的化学反应可能也不同：也许存在地球上任何地方都找不到的岩石和金属化合物。这些信息不仅有助于建立外星生命模型，也有助于我们知道将来抵达那里时会看到什么——如果我们的探测器和飞船要深入太阳系的话。
"理解太阳系和我们可观测宇宙的机制，对人类知识的事业至关重要，"萨拉马特说，"当我们最终抵达这些世界时，我们会看到什么？在实验室里尝试回答这些问题，我们算是最初的开拓者。"
这项研究已发表在《通讯化学》上。
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